Question

（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：

  C+     K₂Cr₂O₇+    H₂SO₄ ═    CO₂↑+     K₂SO₄+     Cr₂（SO₄）₃+     H₂O

请完成并配平上述化学方程式．其中氧化剂是           ，氧化产物是             

（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：2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)  △H₂=﹣566kJ•mol^﹣1

2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)    △H₃=﹣484kJ•mol^﹣1

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：

A）在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是               

B）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=             ．（写明单位）

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

若5min～10min只改变了某一条件，所改变的条件是       ；且该条件所改变的量是           ．

Answer

（1）3 2 8 3 2 2 8 K2Cr2O7 ，CO2

（2）①CH3OH（g）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣651kJ•mol﹣1 ；

②A）270℃ B） 4L2/mol2．③增大氢气的浓度；增大了0.1mol•L﹣1

【解析】

试题分析：（1）C元素由0价升高到+4价，Cr元素化合价由+6价降低到+3价，根据化合价升高的总价数等于降低的总价数配平可得化学方程式的系数；Cr元素化合价降低，所以K2Cr2O7为氧化剂，C化合价升高转化为CO2，所以CO2为氧化产物。

（2）①首先写出CH3OH燃烧时的化学方程式并注明状态：CH3OH（g）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（g），然后根据盖斯定律可得该反应的焓变∆H=-∆H1+1/2∆H2+∆H3=﹣651kJ•mol﹣1，进而可得热化学方程式。

②A）根据图像可知H2和CO的起始组成比相同时，Z曲线CO的转化率最小，因为合成甲醇的反应为放热反应，所以Z曲线的温度最高，为270℃。

B）CO的初始浓度为1mol•L‾1，根据图像a点H2和CO的起始组成比为1.5，则H2的初始浓度为1.5mol•L‾1，CO的平衡转化率为50%，根据三段式进行计算：

CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）

起始浓度（mol•L‾1） 1 1.5 0

转化浓度（mol•L‾1） 0.5 1 0.5

平衡浓度（mol•L‾1） 0.5 0.5 0.5

则平衡常数为0.5mol/L÷[0.5mol/L×(0.5mol/L)2]= 4L2/mol2。

③H2的浓度增大，CO的浓度减小，CH3OH的浓度增大，所以若5min～10min只改变了某一条件，所改变的条件是：增大氢气的浓度；5min达到平衡，CH3OH的平衡浓度为0.04mol•L‾1，可得CO的平衡浓度为0.05mol•L‾1，H2的平衡浓度为0.12mol•L‾1，10min时三者的平衡浓度分别为0.05mol•L‾1、0.2mol•L‾1、0.05mol•L‾1，则H2增大了0.1mol•L﹣1。

【考点定位】考查氧化还原反应、热化学方程式的书写、化学平衡移动及计算。

【名师点晴】（1）氧化还原反应配平的方法是根据化合价升高的总价数等于降低的总价数，本题化学方程式的配平要注意运用整体法，K2Cr2O7作为一个整体，配平时2Cr作为整体分析化合价的变化，然后根据元素守恒可配平化学方程式。

（2）书写热化学方程式应首先写出化学方程式并注明状态，关键是能正确运用盖斯定律求出焓变，运用盖斯定律时，应选准参照物，调整已知反应的方向和系数，第一个分步反应选择CH3OH，与总反应对照，以一个分步反应需要取逆反应。第二步反应选择CO2，系数需要除以2，第三个分步反应选择H2O，不用变化，所以可得要求反应的∆H=-∆H1+1/2∆H2+∆H3，代入数据可得结果。