Question

研究碳及其化合物的綜合利用對促進低碳社會的構建具有重要的意義。
（1）高溫時，用CO還原MgSO₄可制備高純MgO。
①750℃時，測得氣體中含等物質的量SO₂和SO₃，此時反應的化學方程式是 _____；
②由MgO可制成“鎂——次氯酸鹽”電池，其裝置示意圖如圖1，該電池正極的電極反應式為_________；

（2）二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向，將CO₂轉化為甲醇的熱化學方程式為：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g) △H＝QkJ/mol
①該反應的平衡常數表達式為K＝_______。
②取五份等體積CO₂和H₂的混合氣體（物質的量之比均為1:3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中發生上述反應，反應相同時間后測得甲醇的體積分數( CH₃OH)與反應溫度T的關系曲線如圖2所示，則上述反應的Q_____0（填“＞”“＜”或“＝”）；
③在其中兩個容器中，測得CH₃OH的物質的量隨時間變化如圖3所示，曲線I、II對應的平衡常數大小關系為K₁_________K₁₁（填“＞”“＜”或“＝”）。
（3）用H₂或CO催化還原NO可以達到消除污染的目的。
已知：2NO(g)＝N₂(g)＋O₂(g) △H＝－180.5kJ/mol
2H₂O(l)=2H₂(g)＋O₂(g) △H＝+571.6kJ/mol
則H₂(g)與NO(g)反應生成N₂(g)和H₂O(l)的熱化學方程式是________。

Answer 1

（共14分）（1）①CO＋2MgSO₄2MgO＋CO₂＋SO₂＋SO₃（3分）
②ClO^－＋2e^－＋H₂O＝Cl^－＋2OH^－（2分） （2）①（2分） ②＜（2分） ＞（2分）
（3）2H₂(g)＋2NO(g)＝N₂(g)＋2H₂O(l)  △H＝＝－752.1kJ/mol（3分）

解析試題分析：（1）①用CO還原MgSO₄可得到MgO、CO₂、SO₂和SO₃，且測得氣體中含等物質的量SO₂和SO₃，所以此時反應的化學方程式是CO＋2MgSO₄2MgO＋CO₂＋SO₂＋SO₃。
②原電池中負極失去電子，發生氧化反應。正極得到電子，發生還原反應。根據裝置圖可知“鎂－次氯酸鹽”燃料電池中Mg是活潑的金屬，做負極。正極是ClO^－得到電子發生還原反應，所以該電池反應的總反應方程式為Mg＋ClO^－＋H₂O＝Cl^－＋Mg(OH)₂，因此正極電極反應為ClO^－＋2e^－＋H₂O＝Cl^－＋2OH^－。
（2）①化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據反應的化學方程式可知，該反應的平衡常數K＝。
②根據圖2可知，最高點反應到達平衡狀態。達平衡后，溫度越高，甲醇的體積分數( CH₃OH)越小，這說明升高溫度平衡向逆反應方向進行。升高溫度平衡向吸熱方向進行，即逆反應為吸熱反應，則正反應為放熱反應，即△H＜0。
③根據圖3可知，曲線為T₂時反應首先達到平衡狀態，溫度高反應速率快，所以溫度T₁＜T₂。正反應是放熱反應，因此升高溫度平衡向吸熱反應移動，所以K_Ⅰ＞K_Ⅱ。
（3）根據反應①2NO(g)＝N₂(g)＋O₂(g) △H＝－180.5kJ/mol和反應②2H₂O(l)=2H₂(g)＋O₂(g) △H＝+571.6kJ/mol，并依據蓋斯定律可知，①－②即得到反應2H₂(g)＋2NO(g)＝N₂(g)＋2H₂O(l)，所以該反應的反應熱△H＝－180.5kJ/mol－571.6kJ/mol＝－752.1kJ/mol。
考點：考查氧化還原反應方程式、電極反應式的書寫；平衡常數、外界條件對平衡狀態的影響；反應熱的判斷和計算等