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

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______．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______．（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）△H①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△H______（填“＞”“＜”或“=”）0．③在两种不同条件下发生反应，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KⅠ______KⅡ（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 1molCO23molH2 a molCO2、b molH2、c molCH3OH（g）、c molH2O（g）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

（1）1.2g石墨的物质的量为n（C）=

1.2g

12g/mol

=0.1mol，1.68L氧气的物质的量为n（O₂）=

1.68L

22.4L/mol

=0.07mol，生成物为CO和CO₂的混合物，设生成CO的物质的量为nmol，由C元素守恒得CO₂的物质的量为（0.1-n）mol，根据关系式nC～n

1

2

O₂～nCO，（0.1-n）O₂～（0.1-n）CO₂，则

1

2

n+（0.1-n）=0.075，n=0.05，所以反应后生成0.05molCO，0.05molCO₂，1mol石墨完全燃烧放出ykJ（y＞0）的热量，所以生成0.05molCO₂放出的热量为0.05yKJ，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0.05molCO放出的热量为（x-0.05y）kJ，所以生成1molCO放出的热量为

x?0.05y

0.05

kJ，即（20x-y）kJ，所以热化学方程式为：
C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H=-（20x-y）kJ?mol^-1；
（2）①用CO还原MgSO₄可得到MgO、CO₂、SO₂和SO₃，方程式为CO+2MgSO₄

△   .

2MgO+CO₂+SO₂+SO₃，
故答案为：CO+2MgSO₄

△   .

2MgO+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=

C(CH3OH)C(H2O)

C(CO2)C3(H2)

，
故答案为：

C(CH3OH)C(H2O)

C(CO2)C3(H2)

；
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．