[题目]全球变暖.冰川融化.降低大气中CO2的含量显得更加紧迫.(1)我国储氢碳纳米管研究取得重大进展.碳纳米管可用氧化法提纯.请完成并配平下述化学方程式: C+ K2Cr2O7+ = CO2↑+ K2SO4+ Cr2(SO4)3+ H2O(2)甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产.工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇.该反应的热化学方� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】全球变暖，冰川融化，降低大气中CO2的含量显得更加紧迫。

(1)我国储氢碳纳米管研究取得重大进展，碳纳米管可用氧化法提纯，请完成并配平下述化学方程式： ___C+___K2Cr2O7+____ ______=__CO2↑+___K2SO4+__Cr2(SO4)3+__H2O

(2)甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1=-116kJ/mol

①下列措施中有利于增大该反应的反应速率的是___________（填字母代号）。

A.随时将CH3OH与反应混合物分离 B.降低反应温度

C.增大体系压强 D.使用高效催化剂

②已知：CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H2=-283kJ/mol

H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H3=-242kJ/mol

则表示1 mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为__________________。

③在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律。下图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1 mol）与CO平衡转化率的关系。

请回答：

i)在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是_____________。

ii）利用图中a点对应的数据，计算出曲线Z在对应温度下，反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数KZ=__________（计算出数值）。此时KZ________KY（填“>”“<”或“=”）。

(3)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，Ksp(CaCO3)=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5.6×10-5 mol/ L，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为______________。

【答案】3 2 8 H2SO4 3 2 2 8 CD CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2O(g) △H=-651kJ/mol 270℃ < 4(L/mol)2 2×10-4mol/L

【解析】

(1)反应中C元素的化合价由0升高为+4价，Cr元素的化合价由+6价降低为+3价，结合化合价升降总数相等以及质量守恒定律配平；

(2)①根据影响反应速率的因素进行判断，温度升高，反应速率加快，使用催化剂，反应速率加快；

②根据盖斯定律和题中所给热化学方程式写出甲醇完全燃烧生成二氧化碳的热化学方程式；

③i)合成甲醇的反应是放热反应，温度升高，转化率降低；

ii)根据平衡常数表达式和一氧化碳的转化率求算，结合该反应的热效应及温度对平衡移动的影响判断平衡常数的大小；

(3) Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)c(CO32-)=2.8×10-9，将c(CO32-)混合后的浓度带入该式子，就可为得到最小的c(Ca2+)。

(1)反应中C元素的化合价由0升高为+4价，一个碳化合价变化4，Cr元素的化合价由+6价降低为+3价，1个K2Cr2O7化合价变化6，4和6的最小公倍数为12，由化合价升降总数相等可知，C的化学计量数为3，K2Cr2O7的化学计量数为2，最后由质量守恒定律可知得化学反应为3C+2K2Cr2O7+8H2SO4=3CO2↑+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+8H2O；

(1)①A.随时将CH3OH与反应混合物分离，CH3OH的浓度减小，反应速率降低，A错误；

B.温度降低，反应速率变小，B错误；

C.压强增大，反应速率加快，C正确；

D.使用催化剂，反应速率加快，D正确；

故合理选项是CD；

②已知CO(g)+ O2(g)=CO2(g) △H2=-283kJ/mol ①

H2(g)+ O2(g)=H2O(g) △H3=-242kJ/mol ②

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1=-116kJ/mol ③；

根据盖斯定律：将①+②×2-③，整理可得：CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(g) △H=-651kJ/mol

③根据反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1=-116kJ/mol可知：该反应的正反应是放热反应，升高温度，化学平衡逆向移动，反应物的转化率降低，所以曲线X对应230℃，曲线Y对应250℃，Z对应的温度是270℃；

②该反应的平衡常数K=，根据图示可知n(H2)：n(CO)=1：1.5，由于反应开始时n(CO)=1mol、则n(H2)=1.5mol，在a点时，CO转化率50%，反应消耗了CO的物质的量△n(CO)=1mol×50%=0.5mol，则根据二者的反应关系可知反应消耗H2的物质的量△n(H2)=2×0.5mol=1mol，此时剩余CO的物质的量是0.5mol，剩余H2的物质的量是：1.5mol-1mol=0.5mol，生成甲醇的物质的量是0.5mol，由于容器的容积为1L，所以c(CO)=0.5mol/L，c(H2)=0.5mol/L，c(CH3OH)=0.5mol/L将数据代入平衡常数表达式得：K=(L/mol)2；

由于CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1=-116kJ/mol，该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，所以化学平衡常数会减小，根据前面分析可知曲线Y对应250℃，Z对应的温度是270℃，所以KZ<KY；

(3)由于Ksp(CaCO3)=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，若将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为5.6×10-5 mol/ L，刚混合时物质的浓度是原来的一半，则c(CO32-)=5.6×10-5 mol/L=2.8×10-5 mol/L，则c(Ca2+)=Ksp÷c(CO32-)=2.8×10-9÷2.8×10-5= 1×10-4(mol/L)，由于溶液等体积混合，则要形成CaCO3沉淀，混合前c(Ca2+)最小为2× 1×10-4(mol/L)= 2×10-4(mol/L)。