Question

歐盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排稅以應對冰川融化和全球變曖，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。請運用相關知識研究碳及其化合物的性質。
（1）近年來，我國儲氫納米碳管研究取得重大進展，用電弧法合成的碳納米管中常伴有大量碳納米顆粒（雜質)，這種碳納米顆粒可用氧化氣化法提純，其反應的化學方程式為：
___C+___K₂Cr₂O₇+___—___CO₂↑+ ___K₂SO₄+ ___Cr₂(SO₄)₃+___H₂O
①完成并配平上述化學方程式。
②在上述方程式上標出該反應電子轉移的方向與數目。
（2）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________
②由MgO可制成“鎂－次氯酸鹽”燃料電池，其裝置示意圖如圖1，該電池反應的離子方程式為_____________________。

（3）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)（g）CH₃OH(g)+H₂O(g)  ΔH
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CO₂轉化為甲醇反應的 ΔH_____0 (填“>”、“<”或“ =” )。
③在同條件下發生反應，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K_I_______K_II(填“>”、“<”或“ = ”)。

Answer 1

（1）配平：3  2  8  H₂SO₄  3  2  2  8，電子轉移略
（2）①2MgSO₄ + CO2MgO + SO₂ + CO₂ + SO₃
②Mg + ClO^- + H₂O = Cl^- + Mg(OH)₂
（3）①    ②＜  ③＞

試題分析：（1）根據氧化還原反應得失電子守恒，可配平方程式，根據原子守恒可確定所缺反應物為硫酸。
（2）①根據題意，可知CO還原MgSO₄的產物為CO₂、MgO、SO₂、SO₃，依據SO₂、SO₃物質的量相等和氧化還原反應得失電子守恒，可寫出方程式。
②根據圖1，可知Mg結合OH^－生成Mg（OH）₂，ClO^－和水結合生成Cl^－和OH^－，據此可寫出電池反應。
（3）①依據化學平衡常數的概念可直接寫出平衡常數的表達式。
②反應溫度較低時，反應速率較慢，溫度升高，反應速率加快，甲醇含量增加；但隨溫度升高，甲醇含量逐漸減小，說明升高溫度反應逆向移動，逆反應吸熱，正反應放熱，△H<0。
③根據，可知甲醇物質的量越高，則CO、H₂的物質的量越低，則K越大，因此K_I>K_II。