题目内容
碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是理想，更是一种值得期待的新的生活方式，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）近年来，我国储氢纳米碳管研究取得重大进展，用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒（杂质），这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯，其反应化学方程式为：
请完成并配平上述化学方程式．其中氧化剂是
（2）甲醇是一种新型燃料，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
①已知：CO(g)+
| 1 |
| 2 |
H2(g)+
| 1 |
| 2 |
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为
②在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律．如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1mol）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CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的平衡常数K=
③在某温度下，将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中，5min时达到平衡，各物质的物质的浓度（mol?L-1）变化如下表所示：
| 0min | 5min | 10min | |
| CO | 0.1 | 0.05 | |
| H2 | 0.2 | 0.2 | |
| CH3OH | 0 | 0.04 | 0.05 |
分析：（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，结合质量守恒定律以此配平；
得电子化合价降低的反应物是氧化剂，失电子化合价升高的反应物是还原剂，还原剂对应的产物是氧化产物；
（2）①根据盖斯定律和题中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；
②根据K=
；
③根据5min和10min时各物质浓度的变化来确定改变条件．
得电子化合价降低的反应物是氧化剂，失电子化合价升高的反应物是还原剂，还原剂对应的产物是氧化产物；
（2）①根据盖斯定律和题中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；
②根据K=
| c(CH3OH) |
| c(CO)．c2(H2) |
③根据5min和10min时各物质浓度的变化来确定改变条件．
解答：解：（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，由电子守恒可知，C的化学计量数为3，K2Cr2O7的化学计量数为2，由质量守恒定律可知，配平后的化学反应为3C+2K2Cr2O7+8H2SO4=3CO2+2K2SO4+2Cr2（SO4）3+8H2O，Cr元素的化合价降低，则K2Cr2O7为氧化剂，C元素的化合价升高，则CO2为氧化产物，
故答案为：3；2；8H2SO4；3；2；2；8；K2Cr2O7；CO2；
（2）①根据反应①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）；△H1=-116kJ?mol-1，
②CO（g）+
O2（g）═CO2（g）△H2=-283kJ?mol-1，
③H2（g）+
O2（g）═H2O（g）△H3=-242kJ?mol-1，
根据盖斯定律：①-②-③×2得：CH3OH（g）+
O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-651kJ?mol-1，
故答案是：CH3OH（g）+
O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-651kJ?mol-1；
②ⅰ）根据该反应为放热反应，温度越高CO的转化率越小，所以曲线Z为270℃，
故答案为：270℃；
ⅱ）起始时CO的物质的量均为1mol，根据氢气和一氧化碳的物质的量之比知，氢气的物质的量为1.5mol，
一氧化碳的转化率为50%，所以参加反应的CO的物质的量是0.5mol，氢气参加反应的物质的量是1mol，剩余氢气的物质的量是0.5mol，剩余CO的物质的量是0.5mol，生成甲醇的物质的量是0.5mol，c（CO）=n（H2）=n（CH3OH）=0.5mol/L，K=
L2/mol2=4L2/mol2，
故答案为：4 L2/mol2；
③反应达到平衡时，根据反应方程式知各物理量之间的关系式知，c（CO）=0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L，
C（H2）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，10min时，c（CO）减小，c（H2）增大，c（CH3OH）增大，
则平衡向正反应方向移动，但氢气浓度增大，所以改变的物理量是增大了氢气的浓度，氢气浓度增大了0.2mol/L-0.12mol/L+0.02mol/L=0.1mol/L，
故答案为：增大H2的浓度；增大了0.1 mol?L-1．
故答案为：3；2；8H2SO4；3；2；2；8；K2Cr2O7；CO2；
（2）①根据反应①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）；△H1=-116kJ?mol-1，
②CO（g）+
| 1 |
| 2 |
③H2（g）+
| 1 |
| 2 |
根据盖斯定律：①-②-③×2得：CH3OH（g）+
| 3 |
| 2 |
故答案是：CH3OH（g）+
| 3 |
| 2 |
②ⅰ）根据该反应为放热反应，温度越高CO的转化率越小，所以曲线Z为270℃，
故答案为：270℃；
ⅱ）起始时CO的物质的量均为1mol，根据氢气和一氧化碳的物质的量之比知，氢气的物质的量为1.5mol，
一氧化碳的转化率为50%，所以参加反应的CO的物质的量是0.5mol，氢气参加反应的物质的量是1mol，剩余氢气的物质的量是0.5mol，剩余CO的物质的量是0.5mol，生成甲醇的物质的量是0.5mol，c（CO）=n（H2）=n（CH3OH）=0.5mol/L，K=
| 0.5 |
| 0.5×(0.5)2 |
故答案为：4 L2/mol2；
③反应达到平衡时，根据反应方程式知各物理量之间的关系式知，c（CO）=0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L，
C（H2）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，10min时，c（CO）减小，c（H2）增大，c（CH3OH）增大，
则平衡向正反应方向移动，但氢气浓度增大，所以改变的物理量是增大了氢气的浓度，氢气浓度增大了0.2mol/L-0.12mol/L+0.02mol/L=0.1mol/L，
故答案为：增大H2的浓度；增大了0.1 mol?L-1．
点评：本题考查了化学平衡移动原理、盖斯定律、氧化还原反应的配平等知识点，氧化还原反应根据得失电子相等进行配平即可，难点化学平衡移动的分析，要结合浓度该变量来确定改变条件，难度中等．
练习册系列答案
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（2013?通州区二模）碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式．
碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式．