Question

研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义．
（1）已知石墨的标准燃烧热为y kJ?mol^-1，1.2g石墨在1.68L（标准状况）氧气中燃烧，至反应物耗尽，放出x kJ热量．则石墨与氧气反应生成CO的热化学方程式为______，
（2）高温时，用CO还原MgSO₄可制备高纯MgO．
①750℃时，测得气体中含等物质的量SO₂和SO₃，此时反应的化学方程式是______ 2MgO+CO₂+SO₂+SO₃

Answer 1

【答案】分析：（1）1.2g石墨的物质的量为n（C）==0.1mol，1.68L氧气的物质的量为n（O₂）==0.07mol，生成物为CO和CO₂的混合物，设生成CO的物质的量为nmol，根据1mol石墨完全燃烧消耗1molO₂，1mol石墨生成CO消耗molO₂，则n+（1-n）=0.07，n=0.06，所以反应后生成0.06molCO，0.04molCO₂，根据反应放出的总热量x kJ和1mol石墨完全燃烧放出y kJ（y＞0）的热量，可计算出生成0.06molCO放出的热量，进而求出反应的热化学方程式．
（2）①根据题目信息写出生成物，根据质量守恒配平；
②由图可知镁-次氯酸盐”燃料电池中Mg与ClO^-、H₂O反应生成Cl^-与Mg（OH）₂．
（3）①根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，
②根据到达平衡后，温度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反应进行；
③根据先拐先平数值大原则，由图1可知，温度T₁＜T₂，平衡时，温度越高CO的转化率越小，说明升高温度，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，据此判断反应热，K₁与K₂关系；
④根据平衡三部曲求出甲中平衡时各气体的物质的量，然后根据平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行来判断范围．
解答：解：（1）1.2g石墨的物质的量为n（C）==0.1mol，1.68L氧气的物质的量为n（O₂）==0.07mol，生成物为CO和CO₂的混合物，设生成CO的物质的量为nmol，根据1mol石墨完全燃烧消耗1molO₂，1mol石墨生成CO消耗molO₂，则n+（1-n）=0.07，n=0.06，所以反应后生成0.06molCO，0.04molCO₂，1mol石墨完全燃烧放出ykJ（y＞0）的热量，所以生成0.04molCO₂放出的热量为0.04yKJ，1.2g石墨在1.68L（标准状况）氧气中燃烧，至反应物耗尽，放出x kJ热量．则生成0.06molCO放出的热量为（x-0.04y）KJ，所以生成1molCO放出的热量为KJ，所以热化学方程式为：C（s）+O₂（g）=CO（g）△H=-kJ?mol^-1
（2）①用CO还原MgSO₄可得到MgO、CO₂、SO₂和SO₃，方程式为CO+2MgSO₄2MgO+CO₂+SO₂+SO₃，
故答案为：CO+2MgSO₄2MgO+CO₂+SO₂+SO₃ ；
②由图可知镁-次氯酸盐”燃料电池中Mg与ClO^-、H₂O反应生成Cl^-与Mg（OH）₂，该电池反应的总反应方程式为
Mg+ClO^-+H₂O=Cl^-+Mg（OH）₂，故答案为：Mg+ClO^-+H₂O=Cl^-+Mg（OH）₂．
（3）①平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，所以K=，
故答案为：；
②由图可知最高点反应到达平衡，达平衡后，温度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反应进行，升高温度平衡吸热方向进行，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，即△H＜0．故答案为：＜；
③由图1可知，温度T₁＜T₂，平衡时，温度越高CO的转化率越小，说明升高温度，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故该反应正反应为放热反应，则△H＜0，升高温度，平衡向逆反应移动，所以K₁＞K₂，
故答案为：＞；
④CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
初始：1        3         0          0
平衡：1-x     3-3x       x          x
甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，即（4-2x）/4=0.8 
   解得x=0.4mol
依题意：甲、乙为等同平衡，且起始时维持反应逆向进行，所以全部由生成物投料，c的物质的量为1mol，c 的物质的量不能低于平衡时的物质的量0.4mol，所以c的物质的量为：0.4＜n（c）≤1mol，故答案为：0.4＜n（c）≤1mol．
点评：本题考查涉及知识点较多，涉及平衡常数的计算、平衡状态的判断以及外界条件对平衡移动的影响等问题，题目难度中等，本题注意把握计算方法以及平衡常数的运用．