Question

研究碳及其化合物的綜合利用對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要的意義。

（1）高溫時(shí)，用CO還原MgSO₄可制備高純MgO。

①750℃時(shí)，測(cè)得氣體中含等物質(zhì)的量SO₂和SO₃，此時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式是 _____；

②由MgO可制成“鎂——次氯酸鹽”電池，其裝置示意圖如圖1，該電池正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)________；

（2）二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向，將CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為：

CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)  △H＝QkJ/mol

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝_______。

②取五份等體積CO₂和H₂的混合氣體（物質(zhì)的量之比均為1:3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)相同時(shí)間后測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)( CH₃OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖2所示，則上述反應(yīng)的Q_____0（填“＞”“＜”或“＝”）；

③在其中兩個(gè)容器中，測(cè)得CH₃OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖3所示，曲線I、II對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為K₁_________K₁₁（填“＞”“＜”或“＝”）。

（3）用H₂或CO催化還原NO可以達(dá)到消除污染的目的。

已知：2NO(g)＝N₂(g)＋O₂(g)  △H＝－180.5kJ/mol

2H₂O(l)=2H₂(g)＋O₂(g)  △H＝+571.6kJ/mol

則H₂(g)與NO(g)反應(yīng)生成N₂(g)和H₂O(l)的熱化學(xué)方程式是________。

 

Answer 1

【答案】

（共14分）（1）①CO＋2MgSO₄ 2MgO＋CO₂＋SO₂＋SO₃（3分）

②ClO^－＋2e^－＋H₂O＝Cl^－＋2OH^－（2分） （2）①（2分） ②＜（2分） ＞（2分）

    （3）2H₂(g)＋2NO(g)＝N₂(g)＋2H₂O(l)   △H＝＝－752.1kJ/mol（3分）

【解析】

試題分析：（1）①用CO還原MgSO₄可得到MgO、CO₂、SO₂和SO₃，且測(cè)得氣體中含等物質(zhì)的量SO₂和SO₃，所以此時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO＋2MgSO₄ 2MgO＋CO₂＋SO₂＋SO₃。

②原電池中負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。根據(jù)裝置圖可知“鎂－次氯酸鹽”燃料電池中Mg是活潑的金屬，做負(fù)極。正極是ClO^－得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以該電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為Mg＋ClO^－＋H₂O＝Cl^－＋Mg(OH)₂，因此正極電極反應(yīng)為ClO^－＋2e^－＋H₂O＝Cl^－＋2OH^－。

（2）①化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝。

②根據(jù)圖2可知，最高點(diǎn)反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)。達(dá)平衡后，溫度越高，甲醇的體積分?jǐn)?shù)( CH₃OH)越小，這說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。升高溫度平衡向吸熱方向進(jìn)行，即逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0。

③根據(jù)圖3可知，曲線為T₂時(shí)反應(yīng)首先達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度高反應(yīng)速率快，所以溫度T₁＜T₂。正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)，所以K_Ⅰ＞K_Ⅱ。

（3）根據(jù)反應(yīng)①2NO(g)＝N₂(g)＋O₂(g)  △H＝－180.5kJ/mol和反應(yīng)②2H₂O(l)=2H₂(g)＋O₂(g)  △H＝+571.6kJ/mol，并依據(jù)蓋斯定律可知，①－②即得到反應(yīng)2H₂(g)＋2NO(g)＝N₂(g)＋2H₂O(l)，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H＝－180.5kJ/mol －571.6kJ/mol ＝－752.1kJ/mol。

考點(diǎn)：考查氧化還原反應(yīng)方程式、電極反應(yīng)式的書(shū)寫；平衡常數(shù)、外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響；反應(yīng)熱的判斷和計(jì)算等