Question

【題目】由某精礦石（MCO3·ZCO3）可以制備單質M，制備過程中排放出的二氧化碳可以作為原料制備甲醇，取該礦石樣品1.84g，高溫灼燒至恒重，得到0.96g僅含兩種金屬氧化物的固體，其中m(M)︰m(Z)=3:5，請回答：

（1）該礦石的化學式為______________。

（2）①以該礦石灼燒后的固體產物為原料，真空高溫條件下用單質硅還原，僅得到單質M和一種含氧酸鹽（只含Z、Si和O元素，且Z和Si的物質的量之比為2︰1）。寫出該反應的化學方程式____________________________________________。

②單質M還可以通過電解熔融MCl2得到，不能用電解MCl2溶液的方法制備M的理由是_______________________________________________________________。

（3）一定條件下，由CO2和H2制備甲醇的過程中含有下列反應：

反應1：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) △H1

反應2：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H2

反應3：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H1

其對應的平衡常數分別為K1、K2、K3，它們隨溫度變化的曲線如圖1所示。

則△H1_______△H2 （填“大于”、“小于”、“等于”），理由是______________________。

（4）在溫度T1時，使體積比為3︰1的H2和CO2在體積恒定的密閉容器內進行反應。T1溫度下甲醇濃度隨時間變化曲線如圖2所示；不改變其他條件，假定t時刻迅速降溫到T2，一段時間后體系重新達到平衡。試在圖中畫出t時刻后甲醇濃度隨時間變化至平衡的示意曲線。

Answer 1

【答案】 MgCO3CaCO3 2MgO+2CaO+Si2Mg+Ca2SiO4 電解MgCl2溶液時，陰極上H+比Mg2+容易得到電子，電極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，所以得不到鎂單質 小于；曲圖l可知，隨著溫度升高，K1增大，則△H1＞0，根據蓋斯定律又得△H3=△H1+△H2，所以△H2＜△H3；

【解析】(1)由于M和Z的相對原子質量之比為3：5，故設M和Z的相對原子質量分別為3x，5x，

由于MCO3ZCO3中MCO3和ZCO3的物質的量之比為1：1，故得到的氧化物中MO和ZO的物質的量之比也為1：1，根據MCO3ZCO3的質量為1.84g，得到氧化物的質量為0.96g，可得： =，解得：x=8，M的相對原子質量為3x=24，故M為Mg，Z的相對原子質量為5x=40，故Z為Ca，則礦石的化學式為MgCO3CaCO3，故答案為：MgCO3CaCO3；

(2)①由于灼燒后的產物為CaO和MgO的混合物，而真空高溫條件下用單質硅還原，僅得到單質Mg和一種含氧酸鹽，由于此含氧酸鹽中只含Z、Si和O元素，且Z和Si的物質的量之比為2：1，故為Ca2SiO4，故此反應的化學方程式為：2MgO+2CaO+Si2Mg+Ca2SiO4，故答案為：2MgO+2CaO+Si2Mg+Ca2SiO4；

②溶液中含有的陽離子的放電順序為：H+＞Mg2+，陰離子的放電順序為：Cl-＞OH-，電解MgCl2溶液時，陰極上H+比Mg2+容易得到電子，電極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，所以得不到鎂單質，故答案為：電解MgCl2溶液時，陰極上H+比Mg2+容易得到電子，電極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，所以得不到鎂單質；

(3)由圖l可知，隨著溫度升高，K1增大，則反應1：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H1＞0，反應3由反應1+2所得，根據蓋斯定律：△H3=△H1+△H2，所以△H2＜△H3，故答案為：小于；曲圖l可知，隨著溫度升高，K1增大，則△H1＞0，根據蓋斯定律又得△H3=△H1+△H2，所以△H2＜△H3；

(4)由圖l可知，隨著溫度升高，K3減小，則反應3CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H3＜0，t時刻迅速降溫到T2，降低溫度平衡向正反應方向移動，CH3OH濃度增大，t時刻后甲醇濃度隨時間變化至平衡的示意曲線為：，故答案為：。