欧盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暖,使得对如何降低大气中CO
2的含量及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫。请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。
(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+ ___ KMnO
4+ ____ H
2SO
4→____CO
2↑+ ____MnSO
4 + ____K
2SO
4+ ____H
2O
(2)焦炭可用于制取水煤气。测得12 g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时,吸收了131.6 kJ热量。该反应的热化学方程式为______________________________________________________。
(3)工业上在恒容密闭容器中用下列反应合成甲醇:
CO(g)+2H
2(g)

CH
3OH(g) △
H=akJ/mol 。
下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(
K)。
温度
| 250℃
| 300℃
| 350℃
|
K
| 2.041
| 0.270
| 0.012
|
①判断反应达到平衡状态的依据是_____________。
A.生成CH
3OH的速率与消耗CO的速率相等
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.混合气体的密度不变
D.CH
3OH、CO、H
2的浓度都不再发生变化
②某温度下,将2 mol CO和一定量的H
2充入2 L的密闭容器中,充分反应10min后,达到平衡时测得
c
mol/L,则以H
2表示的反应速率
v(H2)=___________。
(4)CO还可以用做燃料电池的燃料,某熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,该电池用 Li
2CO
3 和Na
2CO
3 的熔融盐混合物作电解质, CO为负极燃气,空气与CO
2的
混合气为正极助燃气,制得在650 ℃下工作的燃料电池,其正极反应式:
O
2 + 2CO
2+4e
-=2CO
32- ,则
负极反应式:______________________________________。
(5)向BaSO
4沉淀中加入饱和碳酸钠溶液,充分搅拌,弃去上层清液,如此处理多次,可使BaSO
4全部转化为BaCO
3,发生反应:BaSO
4(s)+CO
32-(aq)

BaCO
3(s)+SO
42-(aq)。已知某温度下该反应的平衡常数
K=4.0×10
-2,BaSO
4的
Ksp=1.0×10
-10,则 BaCO
3的溶度积
Ksp=___________。