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“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:(系数按顺序填在答题卷上)
______ C+______ KMnO4+______ H2SO4______CO2↑+______MnSO4+______K2SO4+______H2O
(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),得到如下三组数据:
实验组温度℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/min
COH2OH2CO
1650421.62.46
2900210.41.63
3900abcdt
①实验1中以v (CO2) 表示的反应速率为______ (取小数二位,下同).
②该反应为______(填“吸”或“放”)热反应,实验2条件下平衡常数K=______
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol
②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:______
(4)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置.
①该电池正极的电极反应为______
②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池总反应的化学方程式为______
(5)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9.CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mo1/L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为______

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答案:
分析:(1)根据氧化还原反应氧化剂、还原剂得失电子数目相等配平; (2)根据v=结合反应速率之比等于化学计量数之比计算;计算出平衡浓度,根据平衡常数表达式计算; (3)利用盖斯定律计算; (4)根据原电池正极发生还原反应书写电极反应式; (5)根据Ksp(CaCO3)=c(CO32-)×c(Ca2+)计算. 解答:解:(1)反应中C元素化合价0→+4,Mn元素化合价+7→+2,反应得失电子相等,则有:5C~4KMnO4,根据质量守恒可确定H2SO4的计量数为6, 则配平后的计量数分别是:5、4、6、5、4、2、6, 故答案为:5、4、6、5、4、2、6; (2)①v(CO2)=v(CO)==0.13moL/(L•min),故答案为:0.13moL/(L•min); ②实验1,达平衡时:c(H2)=0.8mol/L,c(CO2)=0.8mol/L,c(H2O)=0.2mol/L,c(CO)=1.2mol/L,则k===2.67, 实验2,达平衡时:c(H2)=0.2mol/L,c(CO2)=0.2mol/L,c(H2O)=0.3mol/L,c(CO)=0.8mol/L,则k===0.17, 则升高温度平衡常数减小,平衡向逆反应分析移动,说明正反应放热, 故答案为:放;0.17; (3)已知:①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol ②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol ③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol 利用盖斯定律将+③可得:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ/mol, 故答案为:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ/mol; (4)碱性甲醇燃料电池中,负极发生氧化反应,电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-+=CO32-+6H2O,正极发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-, 则总反应式为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O, 故答案为:①O2+2H2O+4e-=4OH-;②2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O; (5)由Ksp(CaCO3)=c(CO32-)×c(Ca2+)可知:混合后,c(CaCl2)=c(Ca2+)===2.8×10-5mol/L, 则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为2×2.8×10-5mol/L=5.6×10-5mol/L 故答案为:5.6×10-5mol/L.
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