“低碳循环”引起各国的高度重视,而如何降低大气中CO
2的含量及有效地开发利用CO
2,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+______ KMnO
4+______ H
2SO
4→______CO
2↑+______MnSO
4+______K
2SO
4+______H
2O
(2)将不同量的CO(g)和H
2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应
CO(g)+H
2O(g)⇌CO
2(g)+H
2(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 |
CO | H2O | H2 | CO |
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
①实验1中以v (CO
2) 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:
①2CH
3OH(l)+3O
2(g)=2CO
2(g)+4H
2O(g)△H=-1275.6kJ/mol
②2CO (g)+O
2(g)=2CO
2(g)△H=-566.0kJ/mol
③H
2O(g)=H
2O(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)CO
2在自然界循环时可与CaCO
3反应,CaCO
3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10
-9.CaCl
2溶液与Na
2CO
3溶液混合可形成CaCO
3沉淀,现将等体积的CaCl
2溶液与Na
2CO
3溶液混合,若Na
2CO
3溶液的浓度为2×10
-4mo1/L,则生成沉淀所需CaCl
2溶液的最小浓度为______.
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.