Question

（13分）“低碳循環”引起各國的高度重視，而如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發利用CO₂，引起了全世界的普遍重視。所以“低碳經濟”正成為科學家研究的主要課題。
(1)用電弧法合成的儲氫納米碳管常伴有大量的碳納米顆粒（雜質），這種顆粒可用如下氧化法提純，請完成該反應的化學方程式：
___ C+ ___ KMnO₄+   H₂SO₄ ＝ ____CO₂↑+ ____MnSO₄ + ____K₂SO₄+      
(2)將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應
CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下二組數據：

實驗組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①實驗1中以v(CO₂)表示的反應速率為         （保留小數點后二位數，下同）。
②實驗2條件下平衡常數K=_________，該反應為     （填“吸”或“放”）熱反應。
(3)已知在常溫常壓下：
① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)   ΔH ＝－1275.6 kJ／mol
② 2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)  ΔH ＝－566.0 kJ／mol
③ H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH ＝－44.0 kJ／mol
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態水的熱化學方程式：
                                         。   
⑷某實驗小組依據甲醇燃燒的反應原理，設計如右圖所示的電池裝置。

①該電池負極的電極反應為：               。
②該電池工作時，溶液中的OH^－向______極移動。

Answer 1

（1）5 C + 4KMnO₄ + 6 H₂SO₄ ＝ 5CO₂↑+ 4MnSO₄ + 2K₂SO₄+ 6H₂O （2分）
⑵①0.13mol/(L·min) (2分)  
②0.17（2分）    放（2分）
（3）CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（g）ΔH=-709.6KJ/mol（2分）（答案錯誤）
（4）①CH₃OH+8OH^— —6e^-=CO₃^2-+6 H₂O（2分）
　　　②負（1分）

本題為理論考查題，考查到氧化還原理論（配平）、化學平衡理論、熱化學以及電化學相關知識和計算。（1）關鍵搞清楚化合價的變化情況：C從0→+4，升高4價，Mn從+7→+2，降低5價，取最小公倍數20進行配平。（2）v(CO₂)= v(CO)==0.13 mol/(L·min)，

	第一組				第二組
	CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)				CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
始態mol	4.0	2.0	0	0	2.0	1.0	0	0
反應mol	1.6	1.6	1.6	1.6	0.4	0.4	0.4	0.4
終態mol	2.4	0.4	1.6	1.6	1.6	0.6	0.4	0.4
濃度 mol/L	1.2	0.2	0.8	0.8	0.8	0.3	0.2	0.2

K₁===2.67；K₂===0.17；升高溫度，K減小，說明平衡向逆向移動，逆向吸熱。（3）運用蓋斯定律進行解答，首先寫出化學反應方程式④：CH₃OH(l)+O₂(g)=CO(g)+2H₂O(g)；④=(①-②)，ΔH=(-1275.6-(-566.0))=-354.8KJ/mol；（4）為燃料電池，燃料為負極，故甲醇發生反應，CH₃OH+8OH^--6e^-=CO+6 H₂O；原電池中陰離子向負極運動。