Question

（15分）“低碳循環(huán)”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(fā)利用CO₂正成為化學(xué)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(zhì)），這種顆粒可用如下氧化法提純，請完成該反應(yīng)的化學(xué)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(jìn)行反應(yīng)，得到如下兩組數(shù)據(jù)：

①實(shí)驗(yàn)2條件下平衡常數(shù)K= __________。
②實(shí)驗(yàn)3，若900℃時(shí)，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂均為1mol，則此時(shí)
____________（填“<”，“>”，“=”）。
③由兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可判斷該反應(yīng)的正反應(yīng)△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(tài)水的熱化學(xué)方程式：________________________

①已知該反應(yīng)的△H>0，簡述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù)：________。
②目前，在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器可減少CO和NO的污染，其化學(xué)反應(yīng)方程式為__________。
（5）CO₂在自然界循環(huán)時(shí)可與CaCO₃反應(yīng)，CaCO₃是一種難溶物質(zhì)，其Ksp=2.8× 10。CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，現(xiàn)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(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)，任何溫度下均不能自發(fā)進(jìn)行；②2CO+2NO2CO₂+N₂；
（5）1.12×10^-4

試題分析：(l)該反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)。根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目與化合價(jià)升降總數(shù)相等可得該反應(yīng)的方程式，配平為5C+4KMnO₄+6H₂SO₄=5CO₂↑+4MnSO₄+2K₂SO₄+6H₂O；（2） ①實(shí)驗(yàn)2條件下平衡常數(shù)=0.17。②實(shí)驗(yàn)3，若900℃時(shí)，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(yīng)物增大的濃度，因此在此時(shí)<。③在實(shí)驗(yàn)1條件下平衡常數(shù)可見升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)減小。說明升高溫度，平衡逆向移動。根據(jù)平衡移動原理。升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動。逆反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，實(shí)驗(yàn)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。因此該反應(yīng)的正反應(yīng)△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(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)，所以在任何溫度下均不能自發(fā)進(jìn)行；②目前，在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器可減少CO和NO的污染，使其轉(zhuǎn)化為無毒的大氣的成分。該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)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。