（2013•濮阳一模）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

（2013•濮阳一模）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=-283 kJ•mol^-1H2(g)+(1)/(2)O2(g)＝H2O(g)△H₃=-242 kJ•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=______．
（3）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10^-9．CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为7×10^-4mol/L，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为______．

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，由于产物中有Cr₂（SO₄）₃，所以未知的反应物为H₂SO₄，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；8；H₂SO₄；3；2；2；8；
（2）①A、随时将CH₃OH与反应混合物分离，没有改变反应速率，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；
故选C D；
②根据反应①CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）；△H₁=-116kJ•mol^-1，
         ②CO（g）+(1)/(2)O2（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ•mol^-1，
         ③H₂（g）+(1)/(2)O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-242kJ•mol^-1，
         根据盖斯定律：①-②-③×2得：CH₃OH（g）+(3)/(2)O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ•mol^-1，
         故答案是：CH₃OH（g）+(3)/(2)O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ•mol^-1；
③ⅰ）根据该反应为放热反应，温度越高CO的转化率越小，所以曲线Z为270℃，
故答案为：270℃；
ⅱ）该反应的平衡常数K=(c(CH3OH))/(c(CO)•c2(H2 ))，初始时CO为2mol，H₂为3mol；
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）=0.5mol/L，c（CO）=0.5mol/L，c（H₂）=0.5mol/L，
带入表达式得：K=(0.5)/(0.5×0．52)=4L²•mol^-2，
故答案为：4L²•mol^-2；
（3）Na₂CO₃溶液的浓度为7×10^-4mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=(1)/(2)×7×10^-4mol/L=3.5×10^-4mol/L，
根据K_sp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）=2.8×10^-9可知，
c（Ca²⁺）=(2.8×10−9)/(3.5×10−4)mol/L=0.8×10^-5mol/L，
原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍，
故原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为2×0.8×10^-5mol/L=1.6×10^-5mol/L，
故答案为：1.6×10^-5mol/L．