Question

利用真空碳热还原冶炼镁、铝及锰的单质或合金是治金工业的热点之一。回答下列问题：

(1)已知体系自由能变化时反应能自发进行。真空碳热还原冶炼镁的主要反应为，其自由能变化与温度、压强的关系如图所示：

温度由低到高的顺序是_______________，时该反应不能自发进行的温度是_________(填“”“”或“”)。

(2)提出的碳热还原冶炼的机理如下：

(Ⅰ)

(Ⅱ)

(Ⅲ)

则反应的______________(用含a、b、c的代数式表示)；中间体之一与反应可用于实验室制备甲烷，写出与反应的化学方程式：_________________________________________________________。

(3)制备锰合金的相关反应及平衡时与温度的关系如图所示(为用分压表示的平衡常数，分压=总压×体积分数)：

(Ⅰ)

(Ⅱ)

(Ⅲ)

①的反应是___________(填标号)。

②____________[用、表示]；A点___________用[表示]。

③向某恒容密闭容器中充入并加入足量，若只发生反应：，达到B点的平衡状态。达到平衡前，v(正)__________v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)，达到平衡时，_______________(保留小数点后两位)。

Answer

Ⅰ、Ⅱ 小于 0.13mol

【解析】

(1).要使反应能自发进行，则，对于反应来说，反应为吸热反应、熵增的反应，则反应在较高温度才能自发进行；

(2).利用盖斯定律解答；

(3).由图可知：升高温度Ⅰ、Ⅱ的减小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应；由盖斯定律可知反应Ⅲ是由反应Ⅰ减3×Ⅱ得到；B点时=0，说明p(CO)=p(CO2)，据此解答。

(1).由分析可知：反应在较高温度才能自发进行，∆G越小，自发程度越高，所以，在只有T1温度下的∆G大于0，故答案为：；T1；

(2).由盖斯定律可得：反应=，故∆H==；与反应可用于实验室制备甲烷，则反应为：，故答案为：；；

(3)①由分析可知:升高温度Ⅰ、Ⅱ的减小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应；

②.由盖斯定律可知反应Ⅲ是由反应Ⅰ减3×Ⅱ得到，故=；由方程式可知：=，==×p(CO)， 则p(CO)= ，故答案为：；；

③. p(CO)= 2p(CO2)，在B点时=0，即p(CO)= p(CO2)，起始时，要使p(CO)= p(CO2)，平衡逆向移动，即v(正)＜ v(逆)，设CO2转化x，因为反应逆向进行，则由三段式有：，因为B点时p(CO)= p(CO2)，有阿伏伽德罗推论有压强之比等于物质的量之比，即0.1+x=0.2-2x，x=，所以平衡时，一氧化碳的的剩余量为0.13mol，故答案为：＜；0.13mol。