Question

【題目】利用真空碳熱還原冶煉鎂、鋁及錳的單質(zhì)或合金是治金工業(yè)的熱點(diǎn)之一。回答下列問(wèn)題：

(1)已知體系自由能變化時(shí)反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。真空碳熱還原冶煉鎂的主要反應(yīng)為，其自由能變化與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示：

溫度由低到高的順序是_______________，時(shí)該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行的溫度是_________(填“”“”或“”)。

(2)提出的碳熱還原冶煉的機(jī)理如下：

(Ⅰ)

(Ⅱ)

(Ⅲ)

則反應(yīng)的______________(用含a、b、c的代數(shù)式表示)；中間體之一與反應(yīng)可用于實(shí)驗(yàn)室制備甲烷，寫(xiě)出與反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________________________________。

(3)制備錳合金的相關(guān)反應(yīng)及平衡時(shí)與溫度的關(guān)系如圖所示(為用分壓表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓×體積分?jǐn)?shù))：

(Ⅰ)

(Ⅱ)

(Ⅲ)

①的反應(yīng)是___________(填標(biāo)號(hào))。

②____________[用、表示]；A點(diǎn)___________用[表示]。

③向某恒容密閉容器中充入并加入足量，若只發(fā)生反應(yīng)：，達(dá)到B點(diǎn)的平衡狀態(tài)。達(dá)到平衡前，v(正)__________v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)，達(dá)到平衡時(shí)，_______________(保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)。

Answer 1

【答案】 Ⅰ、Ⅱ 小于 0.13mol

【解析】

(1).要使反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則，對(duì)于反應(yīng)來(lái)說(shuō)，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)、熵增的反應(yīng)，則反應(yīng)在較高溫度才能自發(fā)進(jìn)行；

(2).利用蓋斯定律解答；

(3).由圖可知：升高溫度Ⅰ、Ⅱ的減小，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；由蓋斯定律可知反應(yīng)Ⅲ是由反應(yīng)Ⅰ減3×Ⅱ得到；B點(diǎn)時(shí)=0，說(shuō)明p(CO)=p(CO2)，據(jù)此解答。

(1).由分析可知：反應(yīng)在較高溫度才能自發(fā)進(jìn)行，G越小，自發(fā)程度越高，所以，在只有T1溫度下的G大于0，故答案為：；T1；

(2).由蓋斯定律可得：反應(yīng)=，故H==；與反應(yīng)可用于實(shí)驗(yàn)室制備甲烷，則反應(yīng)為：，故答案為：；；

(3)①由分析可知:升高溫度Ⅰ、Ⅱ的減小，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

②.由蓋斯定律可知反應(yīng)Ⅲ是由反應(yīng)Ⅰ減span>3×Ⅱ得到，故=；由方程式可知：=，==×p(CO)， 則p(CO)= ，故答案為：；；

③. p(CO)= 2p(CO2)，在B點(diǎn)時(shí)=0，即p(CO)= p(CO2)，起始時(shí)，要使p(CO)= p(CO2)，平衡逆向移動(dòng)，即v(正)＜ v(逆)，設(shè)CO2轉(zhuǎn)化x，因?yàn)榉磻?yīng)逆向進(jìn)行，則由三段式有：，因?yàn)?/span>B點(diǎn)時(shí)p(CO)= p(CO2)，有阿伏伽德羅推論有壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，即0.1+x=0.2-2x，x=，所以平衡時(shí)，一氧化碳的的剩余量為0.13mol，故答案為：＜；0.13mol。