（2014•重庆模拟）欧盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暖，使得对如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫．请运用化学反应原理

Question

（2014•重庆模拟）欧盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暖，使得对如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫．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，其反应的化学方程式为：
______C+______K₂Cr₂O₇+______→______CO₂↑+______K₂SO₄+______Cr₂（SO₄）₃+______H₂O
请完成并配平上述化学方程式．
（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下列措施中有利于增大该反应的反应速率的是______；
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)+(1)/(2)O2(g)＝CO2(g)△H₂=-283kJ•mol^-1
H2(g)+(1)/(2)O2(g)＝H2O(g)△H₃=-242kJ•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

CH₃OH（g）+(3)/(2)O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ•mol^-1

CH₃OH（g）+(3)/(2)O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ•mol^-1

；
（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．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=______．

Answer 1

（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，
故答案为：3；2；8H₂SO₄；3；2；2；8；
（2）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，故A错误；
B、温度降低，反应速率变小，故B错误；
C、压强增大，反应速率加快，故C正确；
D、使用催化剂，反应速率加快，故D正确；
故答案为：CD；
②已知：
CO(g)+(1)/(2)O2(g)＝CO2(g)△H₂=-283kJ•mol^-1 ①；
H2(g)+(1)/(2)O2(g)＝H2O(g)△H₃=-242kJ•mol^-1②；
CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H₁=-116kJ•mol^-1③；
根据盖斯定律：①+②×2-③得：CH₃OH（g）+3/2O₂（g）⇌CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ•mol^-1，
故答案为：CH₃OH（g）+(3)/(2)O₂（g）⇌CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ•mol^-1；
（3）①根据反应CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H₁=-116kJ•mol^-1，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℃，
故答案是：270℃；
②该反应的平衡常数K=(c(CH3OH))/(c(CO)•c2(H2))，
a点时，CO转化率50%，反应消耗了2mol×50%=1molCO，消耗氢气2mol
剩余1molCO，n（H₂）=3mol-2mol=1mol，生成1mol甲醇，
a点各组分的浓度是：c（CH₃OH）=(1mol)/(2L)=0.5mol/L，c（CO）=(1mol)/(2L)=0.5mol/L，c（H₂）=(1mol)/(2L)=0.5mol/L，
带人表达式得：K=(0.5)/(0.5×0．52)=4L²•mol^-2，
故答案是：4L²•mol^-2．