题目内容

(14分)以下是一些物质的熔沸点数据(常压):

 


Na2CO3
金刚石
石墨
熔点(℃)
63.65
97.8
851
3550
3850
沸点(℃)
774
882.9
1850(分解产生CO2)
---
4250
金属钠和CO2在常压、890℃发生如下反应:
4Na(g)+3CO2(g)2Na2CO3(1)+C(s,金刚石);△H=-1080.9kJ/mol
(1)上述反应的平衡常数表达式为        ;若4v(Na)=3v(CO2),反应是否达到平衡        (选填“是”或“否”)。
(2)若反应在10L密闭容器、常压下进行,温度由890℃升高到1860℃,若反应时间为10min,金属钠的物质的量减少了0.2mol,则10min里CO2的平均反应速率为               
(3)高压下有利于金刚石的制备,理由                                  
(4)由CO2(g)+4Na(g)=2Na2O(s)+C(s,金刚石)  △H=-357.5kJ/mol;则Na2O固体与C(金刚石)反应得到Na(g)和液态Na2CO3(1)的热化学方程式:                       
(5)下图开关K接M时,石墨作       极,电极反应式为                     。当K接N一段时间后,测得有0.3mol电子转移,作出y随x变化的图象【x—代表n(H2O)消耗,y—代表n[Al(OH)3],反应物足量,标明有关数据】

(1) K=1/c4(Na) c3(CO2)(2分);否(1分)  (2)0.0015 mol/(L ·min)(2分)
(3)增大压强加快反应速率,反应向正反应方向移动 (2分)
(4)6Na2O(s)+ 2C(s,金刚石)=8Na(g)+ 2Na2CO3(l)△H= —8.4 kJ/mol(2分)
(5)正(1分); O2+2H2O+4e=4OH(2分)(2分)

解析试题分析:(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,固体或纯液体不能出现在平衡常数表达式中,则该反应的平衡常数表达式为K=1/c4(Na) c3(CO2);若反应达到平衡状态,则根据反应速率之比是相应的化学计量数之比可知,3v(Na)=4v(CO2),因此4v(Na)=3v(CO2)时反应没有达到平衡状态。
(2)反应时间为10min,金属钠的物质的量减少了0.2mol,则根据方程式可知消耗CO2的物质的量是0.15mol,浓度是0.015mol/L,因此10min里CO2的平均反应速率为0.015mol/L÷10min=0.0015 mol/(L ·min)。
(3)根据方程式可知,正方应是体积增大的可逆反应,因此增大压强加快反应速率,反应向正反应方向移动,有利于金刚石的制备。
(4)根据反应①4Na(g)+3CO2(g)2Na2CO3(1)+C(s,金刚石);△H=-1080.9kJ/mol,②CO2(g)+4Na(g)=2Na2O(s)+C(s,金刚石)  △H=-357.5kJ/mol,则根据盖斯定律可知①-②×3即得到6Na2O(s)+ 2C(s,金刚石)=8Na(g)+ 2Na2CO3(l)△H= —8.4 kJ/mol。
(5)开关K接M时,构成原电池,铝是活泼的金属作负极,则石墨作正极,溶液性质中性,所以吸氧腐蚀,则正极电极反应式为O2+2H2O+4e=4OH。当K接N时构成电解池,铝是阳极失去电子,石墨是阴极溶液中的氢离子放电生成氢气,总反应式为2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑,因此一段时间后,测得有0.3mol电子转移,则消耗水的物质的量是0.3mol,生成氢氧化铝是0.1mol,因此y随x变化的图象为(见答案)。
考点:考查平衡常数、反应速率、外界条件对平衡状态影响、热化学方程式阴极电化学原理应用

练习册系列答案
相关题目

据图回答下列问题:

Ⅰ、(1)若烧杯中溶液为稀硫酸,则观察到的现象是______________________
负极反应式为:_________________________________________________。
(2)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液,则负极为________(填Mg或Al),总反应化学方程式为
______________________________________________________________。
Ⅱ、由Al、Cu、浓硝酸组成原电池,其正极的电极反应式为                              
Ⅲ、(1)甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上一般可采用如下反应来合成甲醇: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。
分析该反应并回答下列问题:下列各项中,不能够说明该反应已达到平衡的是________(填序号)。
a.恒温、恒容条件下,混合气体的平均相对分子质量不变
b.一定条件下,CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等
c.一定条件下,CO、H2和CH3OH的浓度保持不变
d.一定条件下,单位时间内消耗2 mol H2,同时生成1 mol CH3OH
(2)2009年10月,中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的工作原理如下图所示。

①该电池工作时,b口通入的物质为________________,
c口通入的物质为________________。
②该电池负极的电极反应式为:_______          
③工作一段时间后,当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时,
有______________NA个电子转移。

(14分)短周期主族元素A、B、C、D、E原子序数依次增大 , A是元素周期表中原子半径最小的元素,B是形成化合物种类最多的元素,C原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,D是同周期中金属性最强的元素,E的负一价离子与C的某种氢化物分子含有相同的电子数。
⑴A、C、D形成的化合物中含有的化学键类型为              
⑵已知:
① E-E→2E  ?H=+a kJ/mol;
② 2A→A-A  ?H=-b kJ/mol;
③ E+A→A-E ?H=-c kJ/mol;
写出298K时,A2与E2反应的热化学方程式                                   
⑶在某温度下容积均为2 L的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温恒容,使之发生反应:2A2(g)+BC(g)X(g)  ?H=-Q kJ/mol(Q>0,X为A、B、C三种元素组成的一种化合物)。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下:

实验



初始投料
2 mol A2、1 mol BC
1 mol X
4 mol A2、2 mol BC
平衡时n(X)
0.5 mol
n2
n3
反应的能量变化
放出Q1kJ
吸收Q2kJ
放出Q3kJ
体系的压强
P1
P2
P3
反应物的转化率
1
2
3
①在该温度下,假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4 min,则A2的平均反应速率
v (A2)=                 
② 计算该温度下此反应的平衡常数K =                 
③三个容器中的反应分别达平衡时下列各组数据关系正确的是           (填字母)。
A.α1+α2=1            B.Q1+Q2=Q              C.α3<α1              
D.P3<2P1=2P2         E.n2<n3<1.0 mol           F.Q3=2Q1
④在其他条件不变的情况下,将甲容器的体积压缩到1 L,若在第8min达到新的平衡时A2的总转化率为75%,请在下图中画出第5min 到新平衡时X的物质的量浓度的变化曲线。

⑷熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种高温燃料电池,被称为第二代燃料电池,是未来民用发电的理想选择方案之一,其工作原理如图所示。现以A2(g)、BC(g)为燃料,以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质。写出该碳酸盐燃料电池(MCFC)正极的电极反应式____________________________。

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