Question

【题目】由某精矿石（MCO3·ZCO3）可以制备单质M，制备过程中排放出的二氧化碳可以作为原料制备甲醇，取该矿石样品1.84g，高温灼烧至恒重，得到0.96g仅含两种金属氧化物的固体，其中m(M)︰m(Z)=3:5，请回答：

（1）该矿石的化学式为______________。

（2）①以该矿石灼烧后的固体产物为原料，真空高温条件下用单质硅还原，仅得到单质M和一种含氧酸盐（只含Z、Si和O元素，且Z和Si的物质的量之比为2︰1）。写出该反应的化学方程式____________________________________________。

②单质M还可以通过电解熔融MCl2得到，不能用电解MCl2溶液的方法制备M的理由是_______________________________________________________________。

（3）一定条件下，由CO2和H2制备甲醇的过程中含有下列反应：

反应1：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) △H1

反应2：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H2

反应3：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H1

其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，它们随温度变化的曲线如图1所示。

则△H1_______△H2 （填“大于”、“小于”、“等于”），理由是______________________。

（4）在温度T1时，使体积比为3︰1的H2和CO2在体积恒定的密闭容器内进行反应。T1温度下甲醇浓度随时间变化曲线如图2所示；不改变其他条件，假定t时刻迅速降温到T2，一段时间后体系重新达到平衡。试在图中画出t时刻后甲醇浓度随时间变化至平衡的示意曲线。

Answer 1

【答案】 MgCO3CaCO3 2MgO+2CaO+Si2Mg+Ca2SiO4 电解MgCl2溶液时，阴极上H+比Mg2+容易得到电子，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，所以得不到镁单质 小于；曲图l可知，随着温度升高，K1增大，则△H1＞0，根据盖斯定律又得△H3=△H1+△H2，所以△H2＜△H3；

【解析】(1)由于M和Z的相对原子质量之比为3：5，故设M和Z的相对原子质量分别为3x，5x，

由于MCO3ZCO3中MCO3和ZCO3的物质的量之比为1：1，故得到的氧化物中MO和ZO的物质的量之比也为1：1，根据MCO3ZCO3的质量为1.84g，得到氧化物的质量为0.96g，可得： =，解得：x=8，M的相对原子质量为3x=24，故M为Mg，Z的相对原子质量为5x=40，故Z为Ca，则矿石的化学式为MgCO3CaCO3，故答案为：MgCO3CaCO3；

(2)①由于灼烧后的产物为CaO和MgO的混合物，而真空高温条件下用单质硅还原，仅得到单质Mg和一种含氧酸盐，由于此含氧酸盐中只含Z、Si和O元素，且Z和Si的物质的量之比为2：1，故为Ca2SiO4，故此反应的化学方程式为：2MgO+2CaO+Si2Mg+Ca2SiO4，故答案为：2MgO+2CaO+Si2Mg+Ca2SiO4；

②溶液中含有的阳离子的放电顺序为：H+＞Mg2+，阴离子的放电顺序为：Cl-＞OH-，电解MgCl2溶液时，阴极上H+比Mg2+容易得到电子，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，所以得不到镁单质，故答案为：电解MgCl2溶液时，阴极上H+比Mg2+容易得到电子，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，所以得不到镁单质；

(3)由图l可知，随着温度升高，K1增大，则反应1：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H1＞0，反应3由反应1+2所得，根据盖斯定律：△H3=△H1+△H2，所以△H2＜△H3，故答案为：小于；曲图l可知，随着温度升高，K1增大，则△H1＞0，根据盖斯定律又得△H3=△H1+△H2，所以△H2＜△H3；

(4)由图l可知，随着温度升高，K3减小，则反应3CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H3＜0，t时刻迅速降温到T2，降低温度平衡向正反应方向移动，CH3OH浓度增大，t时刻后甲醇浓度随时间变化至平衡的示意曲线为：，故答案为：。