Question

以下是一些物質(zhì)的熔沸點(diǎn)數(shù)據(jù)（常壓）：

	鉀	鈉	Na2CO3	金剛石	石墨
熔點(diǎn)（℃）	63.65	97.8	851	3550	3850
沸點(diǎn)（℃）	774	882.9	1850（分解產(chǎn)生CO2）	----	4250

金屬鈉和CO₂在常壓、890℃發(fā)生如下反應(yīng)：
4Na（g）+3CO₂（g）?2Na₂CO₃（l）+C（s，金剛石）△H=-1080.9kJ/mol
（1）上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為

 

；若4v_正（Na）=3v_逆（CO₂），反應(yīng)是否達(dá)到平衡

 

（選填“是”或“否”）．
（2）若反應(yīng)在10L密閉容器、常壓下進(jìn)行，溫度由890℃升高到1860℃，若反應(yīng)時(shí)間為10min，金屬鈉的物質(zhì)的量減少了0.2mol，則10min里CO₂的平均反應(yīng)速率為

 

．
（3）高壓下有利于金剛石的制備，理由是

 

．
（4）由CO₂（g）+4Na（g）=2Na₂O（s）+C（s，金剛石）△H=-357.5kJ/mol；則Na₂O固體與C（金剛石）反應(yīng)得到Na（g）和液態(tài)Na₂CO₃（l）的熱化學(xué)方程式

 

．
（5）圖1開關(guān)K接M時(shí)，石墨作

 

極，電極反應(yīng)式為

 

．K接N一段時(shí)間后測得有0.3mol電子轉(zhuǎn)移，作出y隨x變化的圖象（圖2）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,熱化學(xué)方程式,原電池和電解池的工作原理,化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）平衡常數(shù)為產(chǎn)物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪的乘積的比值；是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，可根據(jù)正逆反應(yīng)速率是否相等或正逆反應(yīng)速率比值是否等于計(jì)量數(shù)之比，來判斷；
（2）根據(jù)金屬鈉的物質(zhì)的量的變化求CO₂出的物質(zhì)的量變化，再求出濃度變化和速率；
（3）根據(jù)壓強(qiáng)對速率和平衡的影響分析；
（4）根據(jù)已知熱化學(xué)方程式，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算書寫；
（5）開關(guān)K接M，形成原電池，活潑電極作負(fù)極，不活潑電極作正極；原電池中正極上氧氣得電子生成氫氧根離子；K接N，形成電解池，根據(jù)轉(zhuǎn)移的電子物質(zhì)的量，計(jì)算n（H₂O）_消耗和n[Al（OH）₃]的比值，畫出圖象．

解答： 解：（1）平衡常數(shù)為產(chǎn)物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪的乘積的比值，由于生成物均為非氣體，其濃度為1，所以K=

1

[Na]4?[CO2]3

，K=

1

[Na]4?[CO2]3

；是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，可根據(jù)正逆反應(yīng)速率是否相等或正逆反應(yīng)速率比值是否等于計(jì)量數(shù)之比，來判斷，由于4v_正（Na）=3v_逆（CO₂），即

v正(Na)

v逆(CO2)

=

3

4

，不等于計(jì)量數(shù)之比，不是化學(xué)平衡狀態(tài)，故答案為：K=

1

[Na]4?[CO2]3

、否；
（2）反應(yīng)時(shí)間為10min，金屬鈉的物質(zhì)的量減少了0.2mol，則二氧化碳的物質(zhì)的量減少為n（CO₂）=

3

4

n（Na）=0.2mol×

3

4

=0.15mol，則10min內(nèi)CO₂的平均反應(yīng)速率為v（CO₂）=

0.15mol 10L

10min

=0.0015 mol/（L?min），
故答案為：0.0015 mol/（L?min）；
（3）已知4Na（g）+3CO₂（g）?2Na₂CO₃（l）+C（s，金剛石），該反應(yīng)正方向?yàn)闅怏w體積減小的方向，所以增大壓強(qiáng)平衡正移，而且反應(yīng)速率加快；
故答案為：增大壓強(qiáng)加快反應(yīng)速率，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動；
（4）已知：①4Na（g）+3CO₂（g）?2Na₂CO₃（l）+C（s，金剛石）△H=-1080.9kJ/mol
          ②CO₂（g）+4Na（g）=2Na₂O（s）+C（s，金剛石）△H=-357.5kJ/mol
則由蓋斯定律：①×

1

2

-②×

3

2

得：3Na₂O（s）+C（s，金剛石）=4Na（g）+Na₂CO₃（l）△H=-4.2kJ/mol；
故答案為：3Na₂O（s）+C（s，金剛石）=4Na（g）+Na₂CO₃（l）△H=-4.2kJ/mol；
（5）如圖1開關(guān)K接M時(shí)，則形成原電池，活潑電極作負(fù)極，不活潑電極作正極，故石墨作正極；原電池中正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，石墨電極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
陽極：Al-3e^-=Al³⁺，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.3mol，則生成0.1molAl³⁺；陰極：4H₂O+4e^-=4OH^-+2H₂↑
，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.3mol，則n（H₂O）_消耗=0.3mol，生成0.3molOH^-，由于Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃，Al³⁺和OH^-恰好反應(yīng)，生成0.1molAl（OH）₃，所以

n[Al(OH)3]

n(H2O)消耗

=

1

3

，根據(jù)比例畫出圖象：故答案為：正極、O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-、


x-代表n（H₂O）_消耗，y-代表n[Al（OH）₃]，反應(yīng)物足量，標(biāo)明有關(guān)數(shù)據(jù)．

點(diǎn)評：本題考查了反應(yīng)速率的計(jì)算、影響速率和平衡的因素、蓋斯定律的應(yīng)用、原電池原理的應(yīng)用等，題目涉及的知識點(diǎn)較多，側(cè)重于反應(yīng)原理的應(yīng)用的考查，注意準(zhǔn)確把握有關(guān)原理，題目難度中等．