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)），這種碳納米顆粒可用氧化氣化法提純，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_(kāi)_______________________________________。

（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(xiàn)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(xiàn)Ⅰ、Ⅱ?qū)��?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為K_Ⅰ________K_Ⅱ（填“＞”“＜”或“＝”）。

Answer 1

（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　②＜　③＞

（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(xiàn)橋或雙線(xiàn)橋表示均可，單線(xiàn)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。