Question

研究碳及其化合物的綜合利用對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要的意義。請(qǐng)運(yùn)用相關(guān)知識(shí)研究碳及其化合物的性質(zhì)。

(1)近年來(lái)，我國(guó)儲(chǔ)氫納米碳管研究取得重大進(jìn)展，用電弧法合成的碳納米管中常伴有大量碳納米顆粒(雜質(zhì))，這種碳納米顆�？捎醚趸瘹饣�法提純，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：______C＋________K2Cr2O7＋________——________CO2↑＋________K2SO4＋________Cr2(SO4)3＋________H2O。

①完成并配平上述化學(xué)方程式。

②在上述化學(xué)方程式上標(biāo)出該反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的方向與數(shù)目。

(2)高溫時(shí)，用CO還原MgSO4可制備高純MgO。

①750℃時(shí)，測(cè)得氣體中含等物質(zhì)的量SO2和SO3，此時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________________________________________。

②由MgO可制成“鎂－次氯酸鹽”燃料電池，其裝置示意圖如圖(a)所示，該電池反應(yīng)的離子方程式為________________________________________。

　　　　            (a)　　　　　(b)　　　　　(c)

(3)二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向，將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH。

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝________。

②取五份等體積CO2和H2的混合氣體(物質(zhì)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(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)相同時(shí)間后，測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖(b)所示，則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇反應(yīng)的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。

③在兩種不同條件下發(fā)生反應(yīng)，測(cè)得CH3OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖(c)所示，曲線Ⅰ、Ⅱ?qū)��?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KⅠ________KⅡ(填“>”“<”或“＝”)。

Answer 1

【解析】　(1)①反應(yīng)中C→CO2，化合價(jià)升高4，K2Cr2O7→Cr2(SO4)3，化合價(jià)降低6，根據(jù)得失電子守恒、質(zhì)量守恒定律即可配平反應(yīng)的化學(xué)方程式。

②得失電子的最小公倍數(shù)為12，用單線橋或雙線橋表示均可，單線橋表示如下：

＋8H2SO4===3CO2↑＋2K2SO4＋2Cr2(SO4)3＋8H2O。

(2)①CO作還原劑，反應(yīng)中CO→CO2，化合價(jià)升高2，MgSO4→SO2，化合價(jià)降低2，據(jù)此即可配平化學(xué)方程式。

②從圖(a)可知，放電時(shí)Mg→Mg(OH)2，化合價(jià)升高2；ClO－＋H2O→Cl－＋OH－，化合價(jià)降低2，由此可配平反應(yīng)的化學(xué)方程式。

(3)①平衡常數(shù)為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值。

②從圖(b)的最高點(diǎn)(平衡點(diǎn))之后看，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0。

③從圖(c)看，反應(yīng)Ⅰ中生成甲醇的物質(zhì)的量大于反應(yīng)Ⅱ中生成甲醇的物質(zhì)的量，說(shuō)明Ⅰ條件下有利于平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)大。

【答案】　(1)①3　2　8　H2SO4　3　2　2　8

②＋8H2SO4===3CO2↑＋2K2SO4＋2Cr2(SO4)3＋8H2O

(2)①2MgSO4＋CO2MgO＋SO2＋CO2＋SO3

②Mg＋ClO－＋H2O===Cl－＋Mg(OH)2

(3)①�、�<�、�>