Question

研究碳及其化合物的綜合利用對促進低碳社會的構(gòu)建具有重要的意義。請運用相關(guān)知識研究碳及其化合物的性質(zhì)。

（1）近年來，我國儲氫納米碳管研究取得重大進展，用電弧法合成的碳納米管中常伴有大量碳納米顆粒（雜質(zhì)），這種碳納米顆粒可用氧化氣化法提純，其反應的化學方程式為：______C＋________K2Cr2O7＋________——________CO2↑＋________K2SO4＋________Cr2（SO4）3＋________H2O。

①完成并配平上述化學方程式。

②在上述化學方程式上標出該反應電子轉(zhuǎn)移的方向與數(shù)目。

（2）高溫時，用CO還原MgSO4可制備高純MgO。

①750℃時，測得氣體中含等物質(zhì)的量SO2和SO3，此時反應的化學方程式是_________________________________________________________。

②由MgO可制成“鎂－次氯酸鹽”燃料電池，其裝置示意圖如圖（a）所示，該電池反應的離子方程式為________________________________________。

（a）　　　　 　（b）　　　　　（c）

（3）二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向，將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學方程式為CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH。

①該反應的平衡常數(shù)表達式為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，反應相同時間后，測得甲醇的體積分數(shù)φ（CH3OH）與反應溫度T的關(guān)系曲線如圖（b）所示，則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇反應的ΔH________（填“＞”“＜”或“＝”）0。

③在兩種不同條件下發(fā)生反應，測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時間變化如圖（c）所示，曲線Ⅰ、Ⅱ對應的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KⅠ________KⅡ（填“＞”“＜”或“＝”）。

 

Answer 1

（1）①3　2　8　H2SO4　3　2　2　8

②＋8H2SO4=3CO2↑＋2K2SO4＋2Cr2（SO4）3＋8H2O

（2）①2MgSO4＋CO2MgO＋SO2＋CO2＋SO3

②Mg＋ClO－＋H2O=Cl－＋Mg（OH）2

（3）①　②＜　③＞

【解析】（1）①反應中C→CO2，化合價升高4，K2Cr2O7→Cr2（SO4）3，化合價降低6，根據(jù)得失電子守恒、質(zhì)量守恒定律即可配平反應的化學方程式。

②得失電子的最小公倍數(shù)為12，用單線橋或雙線橋表示均可，單線橋表示如下：

＋8H2SO4=3CO2↑＋2K2SO4＋2Cr2（SO4）3＋8H2O。

（2）①CO作還原劑，反應中CO→CO2，化合價升高2，MgSO4→SO2，化合價降低2，據(jù)此即可配平化學方程式。

②從圖（a）可知，放電時Mg→Mg（OH）2，化合價升高2；ClO－＋H2O→Cl－＋OH－，化合價降低2，由此可配平反應的化學方程式。

（3）①平衡常數(shù)為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值。

②從圖（b）的最高點（平衡點）之后看，隨著反應的進行，升高溫度，平衡逆向移動，故正反應為放熱反應，ΔH＜0。

③從圖（c）看，反應Ⅰ中生成甲醇的物質(zhì)的量大于反應Ⅱ中生成甲醇的物質(zhì)的量，說明Ⅰ條件下有利于平衡正向移動，平衡常數(shù)大。