Question

（15分）“低碳循環”已引起各國家的高度重視，而如何降低大氣中CO₂的含量和有效地開發利用CO₂正成為化學家研究的主要課題。
(l)用電弧法合成的儲氫納米碳管常伴有大量的碳納米顆粒（雜質），這種顆粒可用如下氧化法提純，請完成該反應的化學方程式：

（2）將不同量的CO(g)和H₂O(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應，得到如下兩組數據：

①實驗2條件下平衡常數K= __________。
②實驗3，若900℃時，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂均為1mol，則此時
____________（填“<”，“>”，“=”）。
③由兩組實驗結果，可判斷該反應的正反應△H_____________0（填“<”，‘‘>”，“=”）。
（3）己知在常溫常壓下：

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式：________________________

①已知該反應的△H>0，簡述該設想能否實現的依據：________。
②目前，在汽車尾氣系統中裝置催化轉化器可減少CO和NO的污染，其化學反應方程式為__________。
（5）CO₂在自然界循環時可與CaCO₃反應，CaCO₃是一種難溶物質，其Ksp=2.8× 10。CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，現將等體積的CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的濃度為1×10mol/L，則生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小濃度為__________mol/L。

Answer 1

（1）5、4、6、5、4、2、6；（2）①0.17；②<；③<；
（3）CH₃OH(l)+O₂(g)=CO(g)+2H₂O(l)  ?H= -442.8KJ/mol；
（4）①該反應是焓增、熵減的反應，任何溫度下均不能自發進行；②2CO+2NO2CO₂+N₂；
（5）1.12×10^-4

試題分析：(l)該反應是氧化還原反應。根據氧化還原反應中電子轉移數目與化合價升降總數相等可得該反應的方程式，配平為5C+4KMnO₄+6H₂SO₄=5CO₂↑+4MnSO₄+2K₂SO₄+6H₂O；（2） ①實驗2條件下平衡常數=0.17。②實驗3，若900℃時，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂均為1mol，由于生成物的濃度增大的多于反應物增大的濃度，因此在此時<。③在實驗1條件下平衡常數可見升高溫度，化學平衡常數減小。說明升高溫度，平衡逆向移動。根據平衡移動原理。升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動。逆反應方向為吸熱反應，實驗正反應為放熱反應。因此該反應的正反應△H<0。（3） （①－②）÷2+③×2，整理可得CH₃OH(l)+O₂(g)=CO(g)+2H₂O(l)  ?H= -442.8KJ/mol；①由已知條件可知：該反應是焓增、熵減的反應，所以在任何溫度下均不能自發進行；②目前，在汽車尾氣系統中裝置催化轉化器可減少CO和NO的污染，使其轉化為無毒的大氣的成分。該反應的化學反應方程式為2CO+2NO2CO₂+N₂；（5） Ksp=c(Ca²⁺)·c(CO₃^2-)=2.8×10.由于溶液等體積混合后離子的濃度都減小一半，混合后c(CO₃^2-)=5×10^-5mol/L，所以Ca²⁺離子濃度的最小值是1/2c(Ca²⁺)×1/2×1×10≥2.8×10.解得c(Ca²⁺)≥1.12×10^-4mol/L。