Question

【題目】利用真空碳熱還原冶煉鎂、鋁及錳的單質或合金是治金工業的熱點之一。回答下列問題：

(1)已知體系自由能變化時反應能自發進行。真空碳熱還原冶煉鎂的主要反應為，其自由能變化與溫度、壓強的關系如圖所示：

溫度由低到高的順序是_______________，時該反應不能自發進行的溫度是_________(填“”“”或“”)。

(2)提出的碳熱還原冶煉的機理如下：

(Ⅰ)

(Ⅱ)

(Ⅲ)

則反應的______________(用含a、b、c的代數式表示)；中間體之一與反應可用于實驗室制備甲烷，寫出與反應的化學方程式：_________________________________________________________。

(3)制備錳合金的相關反應及平衡時與溫度的關系如圖所示(為用分壓表示的平衡常數，分壓=總壓×體積分數)：

(Ⅰ)

(Ⅱ)

(Ⅲ)

①的反應是___________(填標號)。

②____________[用、表示]；A點___________用[表示]。

③向某恒容密閉容器中充入并加入足量，若只發生反應：，達到B點的平衡狀態。達到平衡前，v(正)__________v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)，達到平衡時，_______________(保留小數點后兩位)。

Answer 1

【答案】 Ⅰ、Ⅱ 小于 0.13mol

【解析】

(1).要使反應能自發進行，則，對于反應來說，反應為吸熱反應、熵增的反應，則反應在較高溫度才能自發進行；

(2).利用蓋斯定律解答；

(3).由圖可知：升高溫度Ⅰ、Ⅱ的減小，說明升高溫度平衡逆向移動，正反應為放熱反應；由蓋斯定律可知反應Ⅲ是由反應Ⅰ減3×Ⅱ得到；B點時=0，說明p(CO)=p(CO2)，據此解答。

(1).由分析可知：反應在較高溫度才能自發進行，G越小，自發程度越高，所以，在只有T1溫度下的G大于0，故答案為：；T1；

(2).由蓋斯定律可得：反應=，故H==；與反應可用于實驗室制備甲烷，則反應為：，故答案為：；；

(3)①由分析可知:升高溫度Ⅰ、Ⅱ的減小，說明升高溫度平衡逆向移動，正反應為放熱反應；

②.由蓋斯定律可知反應Ⅲ是由反應Ⅰ減span>3×Ⅱ得到，故=；由方程式可知：=，==×p(CO)， 則p(CO)= ，故答案為：；；

③. p(CO)= 2p(CO2)，在B點時=0，即p(CO)= p(CO2)，起始時，要使p(CO)= p(CO2)，平衡逆向移動，即v(正)＜ v(逆)，設CO2轉化x，因為反應逆向進行，則由三段式有：，因為B點時p(CO)= p(CO2)，有阿伏伽德羅推論有壓強之比等于物質的量之比，即0.1+x=0.2-2x，x=，所以平衡時，一氧化碳的的剩余量為0.13mol，故答案為：＜；0.13mol。