Question

（16分）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：
____C+____K₂Cr₂O₇ +               ====___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＝－116 kJ·mol^－1
①已知： △H₂＝－283 kJ·mol^－1
     △H₃＝－242 kJ·mol^－1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO ₂和水蒸气时的热化学方程为                     ；
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。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=                    。
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

（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，没单位不扣分）
③增大H₂的浓度（2分）；增大了0.1 mol?L^-1（2分）

试题分析：
（1）从____C+____K₂Cr₂O₇ +               ==___CO₂↑+ ____K₂SO₄ + ____Cr₂（SO₄）₃+ ____H₂O式用原子守恒法分析，所缺的物质当属H₂SO₄，先标出变价元素的化合价，利用电子得失相等进行配平，最后利用原子守恒将其它物质配平即可；在有元素化合价下降的反应物都为氧化剂，含有化合价升高的元素的生成物都是氧化产物，从化合价角度判断。
（2）①先写出甲醇燃烧的方程式，标明各物质的状态，利用盖斯定律求得焓变。
ⅰ）根据甲醇的合成方程式，其为放热反应，所以温度高不利于一氧化碳的转化，转化率低的温度较高，所以Z线为270℃
ⅱ）  由坐标中读出CO的转化率为50%，n(H₂)/n(CO)=1.5,可设n(CO)=amol,则n(H₂)=1.5amol
依题意得，体积为1L     CO（g）  +   2H₂（g）    CH₃OH（g）
起始：   a mol/L         1.5a mol/L          0
变化：   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由题意中提示“只改变了一个条件”，结合起始量和10min时达到平衡的各物质的量，可知，H₂的物质的量还是0.2mol ,可知改变的量当为增加了H₂的物质的量，而增加了多少则要从10min时的恢复至起始状态
依题意得              CO（g）  +   2H₂（g）    CH₃OH（g）
起始：   0.1 mol/L        0.3 mol/L          0
变化： 
平衡：   0.05 mol/L      0.2mol/L         0.05 mol/L
则起始的氢气浓度当为  0.3 mol/L，对比之前的浓度，所以增加的氢气的量为0.1 mol?L^-1