Question

研究碳及其化合物的綜合利用對促進低碳社會的構建具有重要的意義．

（1）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”電池，其裝置示意圖如圖1，該電池正極的電極反應式為

 

；
（2）二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向，將CO₂轉化為甲醇的熱化學方程式為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH+H₂O （g）△H=QkJ?mol^-1
①該反應的平衡常數表達式為K=

 

．
②取五份等體積CO₂和H₂的混合氣體（物質的量之比均為1：3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中發生上述反應，反應相同時間后測得甲醇的體積分數φ（CH₃OH）與反應溫度T的關系曲線如圖2所示，則上述反應的Q

 

0（填“＞”“＜”或“=”）；
③在其中兩個容器中，測得CH₃OH的物質的量隨時間變化如圖3所示，曲線I、II對應的平衡常數大小關系為K_Ⅰ

 

K_Ⅱ（填“＞”“＜”或“=”）．
（3）用H₂或CO催化還原NO可以達到消除污染的目的．
已知：2NO（g）═N₂（g）+O₂（g）△H=-180.5kJ?mol^-1
2H₂O（1）═2H₂（g）+O₂（g）△H=+571.6kJ?mol^-1
則2H₂（g）與NO（g）反應生成N₂（g）和H₂O（1）的熱化學方程式是

 

．

Answer 1

分析：（1）①根據題目信息寫出生成物，根據質量守恒配平；
②由圖可知鎂-次氯酸鹽”燃料電池中Mg與ClO^-、H₂O反應生成Cl^-與Mg（OH）₂；
（2）①根據平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，
②根據到達平衡后，溫度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反應進行；
③根據先拐先平數值大原則，由圖1可知，溫度T₁＜T₂，平衡時，溫度越高CO的轉化率越小，說明升高溫度，平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，據此判斷反應熱，K₁與K₂關系；
（3）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到．

解答：解：（1）①用CO還原MgSO₄可得到MgO、CO₂、SO₂和SO₃，方程式為CO+2MgSO₄

△   .

2MgO+CO₂+SO₂+SO₃，故答案為：CO+2MgSO₄

△   .

2MgO+CO₂+SO₂+SO₃ ；
②由圖可知鎂-次氯酸鹽”燃料電池中Mg與ClO^-、H₂O反應生成Cl^-與Mg（OH）₂，該電池反應的總反應方程式為Mg+ClO^-+H₂O=Cl^-+Mg（OH）₂，正極電極反應是ClO-離子得到電子發生還原反應，電極反應為：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-，故答案為：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-；
（2）①平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，所以K=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

，故答案為：

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

；
②由圖可知最高點反應到達平衡，達平衡后，溫度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反應進行，升高溫度平衡吸熱方向進行，逆反應為吸熱反應，則正反應為放熱反應，即△H＜0，故答案為：＜；
③由圖1可知，溫度T₁＜T₂，平衡時，溫度越高CO的轉化率越小，說明升高溫度，平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，故該反應正反應為放熱反應，則△H＜0，升高溫度，平衡向逆反應移動，所以K_Ⅰ＞K_Ⅱ，故答案為：＞；
（3）①2NO（g）═N₂（g）+O₂（g）△H=-180.5kJ?mol^-1
②2H₂O（1）═2H₂（g）+O₂（g）△H=+571.6kJ?mol^-1
依據蓋斯定律①-②得到：2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1KJ/mol；
故答案為：2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1KJ/mol．

點評：本題考查涉及知識點較多，涉及平衡常數的計算、平衡狀態的判斷以及外界條件對平衡移動的影響，熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用等問題，題目難度中等，本題注意把握計算方法以及平衡常數的運用．