Question

（16分）碳和碳的化合物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是理想，更是一種值得期待的新的生活方式，請運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識(shí)研究碳及其化合物的性質(zhì)。
（1）近年來，我國儲(chǔ)氫納米碳管研究取得重大進(jìn)展，用電弧法合成的碳納米管中常伴有大量碳納米顆粒（雜質(zhì)），這種碳納米顆�？捎醚趸瘹饣�法提純，其反應(yīng)化學(xué)方程式為：
____C+____K₂Cr₂O₇ +               ====___CO₂↑+ ____K₂SO₄ + ____Cr₂（SO₄）₃+ ____H₂O  
請完成并配平上述化學(xué)方程式。
其中氧化劑是________________，氧化產(chǎn)物是_________________
（2）甲醇是一種新型燃料，甲醇燃料電池即將從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化生產(chǎn)。工業(yè)上一般以CO和H₂為原料合成甲醇，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：
CO（g）+ 2H₂（g） CH₃OH（g）△H₁＝－116 kJ·mol^－1
①已知： △H₂＝－283 kJ·mol^－1
     △H₃＝－242 kJ·mol^－1
則表示1mol氣態(tài)甲醇完全燃燒生成CO ₂和水蒸氣時(shí)的熱化學(xué)方程為                     ；
②在容積為1L的恒容容器中，分別研究在230℃、250℃、270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律。下圖是上述三種溫度下不同的H₂和CO的起始組成比（起始時(shí)CO的物質(zhì)的量均為1mol）與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系。請回答：

�。┰谏鲜鋈�種溫度中，曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度是                
ⅱ）利用圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出曲線Z在對(duì)應(yīng)溫度下CO（g）+ 2H₂（g） CH₃OH（g）的平衡常數(shù)K=                    。
③在某溫度下，將一定量的CO和H₂投入10L的密閉容器中，5min時(shí)達(dá)到平衡，各物質(zhì)的物質(zhì)的濃度(mol?L^-1)變化如下表所示：

	0min	5min	10min
CO	0.1		0.05
H2	0.2		0.2
CH3OH	0	0.04	0.05

   若5min～10min只改變了某一條件，所改變的條件是                        ；且該條件所改變的量是              。

Answer 1

（1）3   2   8  H₂SO₄   3   2   2   8 （3分，填上H₂SO₄1分，配平2分）
K₂Cr₂O₇（1分），CO₂（1分）
（2）①CH₃OH（g）+3/2O₂（g）= CO₂（g）+ 2H₂O（g） △H＝－651kJ·mol^-1（3分）
②ⅰ）270℃（2分）  ⅱ） 4 L² /mol²（2分，沒單位不扣分）
③增大H₂的濃度（2分）；增大了0.1 mol?L^-1（2分）

解析試題分析：
（1）從____C+____K₂Cr₂O₇ +               ==___CO₂↑+ ____K₂SO₄ + ____Cr₂（SO₄）₃+ ____H₂O式用原子守恒法分析，所缺的物質(zhì)當(dāng)屬H₂SO₄，先標(biāo)出變價(jià)元素的化合價(jià)，利用電子得失相等進(jìn)行配平，最后利用原子守恒將其它物質(zhì)配平即可；在有元素化合價(jià)下降的反應(yīng)物都為氧化劑，含有化合價(jià)升高的元素的生成物都是氧化產(chǎn)物，從化合價(jià)角度判斷。
（2）①先寫出甲醇燃燒的方程式，標(biāo)明各物質(zhì)的狀態(tài)，利用蓋斯定律求得焓變。
�。└鶕�(jù)甲醇的合成方程式，其為放熱反應(yīng)，所以溫度高不利于一氧化碳的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化率低的溫度較高，所以Z線為270℃
ⅱ）  由坐標(biāo)中讀出CO的轉(zhuǎn)化率為50%，n(H₂)/n(CO)=1.5,可設(shè)n(CO)=amol,則n(H₂)=1.5amol
依題意得，體積為1L     CO（g）  +   2H₂（g）    CH₃OH（g）
起始：   a mol/L         1.5a mol/L          0
變化：   0.5 mol/L        a mol/L           0.5 mol/L
平衡：   0.5 mol/L         0.5 mol/L         0.5 mol/L
K= c(CH₃OH)/c(CO)·c²(H₂)=" 0.5" mol/L÷0.5 mol/L÷（0.5mol/L）²=4L²/mol²
③由題意中提示“只改變了一個(gè)條件”，結(jié)合起始量和10min時(shí)達(dá)到平衡的各物質(zhì)的量，可知，H₂的物質(zhì)的量還是0.2mol ,可知改變的量當(dāng)為增加了H₂的物質(zhì)的量，而增加了多少則要從10min時(shí)的恢復(fù)至起始狀態(tài)
依題意得              CO（g）  +   2H₂（g）    CH₃OH（g）
起始：   0.1 mol/L        0.3 mol/L          0
變化： 
平衡：   0.05 mol/L      0.2mol/L         0.05 mol/L
則起始的氫氣濃度當(dāng)為  0.3 mol/L，對(duì)比之前的濃度，所以增加的氫氣的量為0.1 mol?L^-1
考點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)配平，熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫，化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算。