Question

（13分）“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。
(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这种颗粒可用如下氧化法提纯，请完成该反应的化学方程式：
___ C+ ___ KMnO₄+   H₂SO₄ ＝ ____CO₂↑+ ____MnSO₄ + ____K₂SO₄+      
(2)将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应
CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下二组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①实验1中以v(CO₂)表示的反应速率为         （保留小数点后二位数，下同）。
②实验2条件下平衡常数K=_________，该反应为     （填“吸”或“放”）热反应。
(3)已知在常温常压下：
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
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学方程式：
                                         。   
⑷某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如右图所示的电池装置。

①该电池负极的电极反应为：               。
②该电池工作时，溶液中的OH^－向______极移动。

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）（答案错误）
（4）①CH₃OH+8OH^— —6e^-=CO₃^2-+6 H₂O（2分）
　　　②负（1分）

本题为理论考查题，考查到氧化还原理论（配平）、化学平衡理论、热化学以及电化学相关知识和计算。（1）关键搞清楚化合价的变化情况：C从0→+4，升高4价，Mn从+7→+2，降低5价，取最小公倍数20进行配平。（2）v(CO₂)= v(CO)==0.13 mol/(L·min)，

	第一组				第二组
	CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)				CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
始态mol	4.0	2.0	0	0	2.0	1.0	0	0
反应mol	1.6	1.6	1.6	1.6	0.4	0.4	0.4	0.4
终态mol	2.4	0.4	1.6	1.6	1.6	0.6	0.4	0.4
浓度 mol/L	1.2	0.2	0.8	0.8	0.8	0.3	0.2	0.2

K₁===2.67；K₂===0.17；升高温度，K减小，说明平衡向逆向移动，逆向吸热。（3）运用盖斯定律进行解答，首先写出化学反应方程式④：CH₃OH(l)+O₂(g)=CO(g)+2H₂O(g)；④=(①-②)，ΔH=(-1275.6-(-566.0))=-354.8KJ/mol；（4）为燃料电池，燃料为负极，故甲醇发生反应，CH₃OH+8OH^--6e^-=CO+6 H₂O；原电池中阴离子向负极运动。