题目内容
【题目】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)，酸性K2Cr2O7溶液可将这种碳纳米颗粒氧化为无毒气体而除去，该反应的还原产物为Cr3+，请写出相应的离子方程式：___________________________。
（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) ΔH1＝－116kJ·mol-1
①下列措施中可增大H2的平衡转化率的是_________；
A．升高反应温度 B．增大体系压强
C．使用高效催化剂 D．及时将CH3OH与反应混合物分离
②向2L的恒容密闭容器中充入1mol CO和2mol H2，进行上述反应，5min后达到平衡状态，此时体系的压强变为原来的
。则此段时间v(H2)=__________mol·L-1·min-1 。
③已知：
2CO (g) + O2 (g) 2CO2 (g) ΔH2＝－566kJ·mol-1
2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (g) ΔH3＝－484kJ·mol-1
则气态甲醇燃烧生成CO2和水蒸气时的热化学方程式为_______________________；
④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的值为=_____。
（3）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=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5.6×10－5mol/L，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为______。
【答案】 3C＋2Cr2O72－＋16H＋===3CO2↑＋4Cr3＋＋8H2O BD 0.1 2CH3OH (g) + 3O2 (g) 
2CO2 (g) + 4H2O (g) ΔH＝－1302kJ·mol-1 270℃ 4 2.0 ×10－4mol/L
【解析】（1）反应中C元素的化合价由0价升高为+4价，Cr元素的化合价由+6价降低为+3价，该反应中转移12e-，由电子守恒和质量守恒定律可得知反应的离子方程式为3C＋2Cr2O72－＋16H＋＝3CO2↑＋4Cr3＋＋8H2O；（2）①A、正反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向进行，转化率降低，A错误；B、正反应体积减小，压强增大，平衡向正反应方向进行提高转化率，B正确；C、使用催化剂，不能改变平衡状态，C错误。D、及时将CH3OH与反应混合物分离，促进平衡向正反应方向进行提高转化率，D正确；答案选BD；②根据反应可知
CO (g) +2H2 (g) 
CH3OH (g)
起始量（mol） 1 2 0
转化量（mol） x 2x x
平衡量（mol） 1－x 2－2x x
则
解得x＝0.5
所以此段时间v(H2)=1mol/(2L×5min)=0.1mol·L-1·min-1 。
③根据反应：ⅰCO (g) +2H2 (g) CH3OH (g) △H1=-116kJ/mol
ⅱ2CO (g) + O2 (g) 2CO2 (g) ΔH2＝－566kJ·mol-1；
ⅲ2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (g) ΔH3＝－484kJ·mol-1
根据盖斯定律：ⅱ+(ⅲ-ⅰ)×2得2CH3OH (g) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 4H2O (g) ΔH＝－1302kJ·mol-1；④ⅰ．根据反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1=-116kJ/mol，是放热反应，温度越高，转化率越低，所以曲线Z对应的温度是270℃；ii．a点时，CO转化率50%，则
CO(g) + 2H2(g) =CH3OH(g)
开始时浓度/mol/L 1 1.5 0
转化的浓度/mol/L 0.5 1 0.5
平衡时浓度/mol/L 0.5 0.5 0.5
K=
=
=4 L2/mol2；
（3）Na2CO3溶液的浓度为5.6×10-5mol/L，等体积混合后c(CO32-)=
×5.6×10-5mol/L=2.8×10-5mol/L，根据Ksp= c(CO32-) c(Ca2+)=2.8×10-9可知，c(Ca2+)=
=1×10-4 mol/L，原溶液CaCl2溶液的最小浓度为混合溶液中c(Ca2+)的2倍，故原溶液CaCl2溶液的最小浓度为2×1×10-4 mol/L=2×10-4 mol/L。
