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）写出镁在CO₂中燃烧的化学方程式为_________ _     ____。

（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__________。

②由MgO可制成“镁－次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如图1，该电池反应的离子方程式为     ____________________。

        

图1                  图2                  图3

（3）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：

CO₂(g) +3H₂(g)CH₃OH(g) +H₂O(g)  △H

①该反应的平衡常数表达式为K=______________。

②取五份等体积CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比均为1∶3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示，则上述CO₂转化为甲醇反应的ΔH_______(填“>” “<”或“＝”)0。

③在两种不同温度下发生反应，测得CH₃OH的物质的量随时间变化如图3所示，曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K_Ⅰ________K_Ⅱ(填“>” “<”或“＝”)。

④一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式投入反应物，一段时间后达到平衡。

容  器	甲	乙
反应物 投入量	1molCO2 3molH2	a molCO2、b molH2、 c molCH3OH(g)、c molH2O(g) （a、b、c均不等于0）

若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，要使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，则c的取值范围为____________。

Answer

（1）2Mg+CO22MgO+C

（2）①2MgSO4＋CO＝2MgO＋SO2＋CO2＋SO3 ②Mg + ClO­­－+H2O＝Cl－+Mg(OH)2

（3）①

②＜ ③＞ ④0.4＜c＜1

【解析】

试题分析：（1）镁在CO2中燃烧生成氧化镁和碳单质，化学方程式为2Mg+CO22MgO+C 。

（2）①750℃时，用CO还原MgSO4可生成MgO、等物质的量SO2和SO3以及CO2 ，此时反应的化学方程式是2MgSO4＋CO＝2MgO＋SO2＋CO2＋SO3。②根据图1知该电池的负极反应为Mg+2OH－+2e－===Mg(OH)2，正极反应为ClO­­－+H2O+2e－＝Cl－+2OH－，该电池反应的离子方程式为Mg + ClO­­－+H2O＝Cl－+Mg(OH)2。

（3）①化学平衡常数等于生成物平衡浓度系数次幂的积与反应物平衡浓度系数次幂的积的比值，根据反应方程式写出平衡常数表达式；②由图2可知，随着温度升高，甲醇的体积分数逐渐增大，但是温度升高到一定程度，甲醇的体积分数又逐渐减小，即升高温度平衡逆向移动，该反应为放热反应，ΔH<0；③根据图3知，I反应到达平衡的时间长，甲醇的物质的量大，则Ⅰ对应的温度低于Ⅱ对应的温度，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则平衡常数大小关系为KⅠ>KⅡ。④根据化学平衡反应进行计算如下：CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)

始 1mol 3mol 0 mol 0 mol

变 x mol 3x mol x mol x mol

终 1-x 3-3x x x

由于压强是原来的0.8 ，所以[（1-x）+（3-3x）+x+x]/4=0.8算得x=0.4mol，根据温度一定，容积一定的等效平衡，经过转化以后各物质的物质的量与起始状态相等才能建立等效平衡，所以c的最大值是1mol,而保持平衡一开始向逆方向移动，所以c大于0.4mol，则c的取值范围为0.4＜c＜1。

考点：考查化学方程式的书写，原电池和化学平衡图像分析、等效平衡。