Question

【题目】碳族元素包括碳、硅、锗（Ge）、锡（Sn）、铅等，它们的单质及化合物广泛应用于我们生活的各个领域。锗和锡以前曾被用于半导体材料，铅被用来制造蓄电池。碳族元素在化合物中只有铅以低价形式存在时较稳定，其它元素在化合物中都是以高价形式存在比较稳定，回答下列问题：

I．（1）高岭土的成分中含Al2(Si2O5)(OH)4，请改写成氧化物的形式_________________.

（2）实验室用单质锡粉制取少量二氯化锡溶液，制取和保存的方法是(用文字叙述)_______________________________

（3）铅有多种氧化物，写出四氧化三铅与浓盐酸反应的离子方程式_____________________ .二氧化铅在空气中强热会得到一系列铅的其它氧化物。若把239g二氧化铅强热，当质量变为231g时，写出反应的化学方程式____________________________.

II．CH4–CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

CH4–CO2催化重整反应为：CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

已知：C(s)+2H2(g)= CH4 (g) ΔH=–75 kJ·mol1 ①

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=–394 kJ·mol1 ②

2C(s)+O2 (g)=2CO(g) ΔH=–222kJ·mol1 ③

（1）有利于提高CH4平衡转化率的条件是____（填标号）。

A．高温低压 B．低温高压 C．高温高压 D．低温低压

（2）若该反应在容积不变的绝热容器中进行，能够判断该反应已达到平衡的是____（填标号）。

A.c(CO2)/c(H2)不再发生变化

B．气体的密度不再发生变化

C．气体的平均摩尔质量不再发生变化

D．每有8molC-H键生成的同时有4molH-H键的断裂 E．容器的温度不再发生变化

（3）T℃时，在体积为10 L的容器中加入10 mol CH4、5 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，此温度下，该反应的化学平衡常数K=_______。

Answer 1

【答案】Al2O32SiO22H2O用过量的锡粉与盐酸反应，保存时过量的锡粉留在溶液中Pb3O4＋8H＋+2Cl―=3Pb2+＋Cl2↑+4H2O4PbO22Pb2O3+O2↑AACE1/3

【解析】

I．（1）硅酸盐用氧化物表示：活泼金属氧化物在前，水在最后；根据原子守恒，高岭土的成分中含Al2(Si2O5)(OH)4，用氧化物的形式表示：Al2O32SiO22H2O；正确答案：Al2O32SiO22H2O。

（2）过量的锡粉与盐酸反应生成氯化锡和氢气；由于四氯化锡比较稳定，二氯化锡不稳定，所以为防止二氯化锡被氧化，保存二氯化锡溶液时要把过量的锡粉留在溶液中；正确答案：用过量的锡粉与盐酸反应，保存时过量的锡粉留在溶液中。

（3）四氧化三铅中含有+4价的铅，具有氧化性，四氧化三铅与浓盐酸反应生成氯化铅、氯气和水，离子方程式：Pb3O4＋8H＋+2Cl―=3Pb2+＋Cl2↑+4H2O；二氧化铅的摩尔质量为239，所以若把239g二氧化铅（即为1mol）强热，当质量变为231g时，固体质量减小8g，反应应该是生成氧气，氧气的量为8/32=0.25mol，即1molPbO2加热反应，生成氧气0.25mol，若生成氧气1mol，消耗4 molPbO2，根据原子守恒可知该反应的化学方程式：4PbO22Pb2O3+O2↑ ；正确答案：Pb3O4＋8H＋+2Cl―=3Pb2+＋Cl2↑+4H2O ;4PbO22Pb2O3+O2↑ 。

II．（1）根据盖斯定律，重整反应为：③-①-②，所以ΔH=-222+394+75=247 kJ·mol1，所以该反应为吸热反应，提高甲烷的转化率的方法是高温低压，使平衡正向移动，A项正确；正确选项A。

（2）A. CO2为反应物，H2为生成物，当c(CO2)/c(H2)不再发生变化时，反应达到平衡状态，A正确；

B．反应前后气体的总质量不变，容器的体积不变，所以根据ρ=m/V可知，反应进行到任何时候，气体的密度都不再发生变化，不能判定反应是否达到平衡状态，B错误；

C．反应前后气体的总质量不变，反应后气体的总量增大，根据M=m/n可知，当气体的平均摩尔质量不再发生变化，反应达到平衡状态，C正确；

D．每有8molC-H键生成，属于v(逆)，有4molH-H键的断裂，属于v(逆)，速率同向，不能判定反应是否达到平衡状态，D错误；

E．若该反应在容积不变的绝热容器中进行，当容器的温度不再发生变化，各物质的浓度也不再发生变化，反应达到平衡状态，E正确；

正确选项ACE。

（3）已知c(CH4)= 10/10=1mol/L， c(CO2)=5/10=0.5 mol/L；根据以下步骤计算：

CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

起始浓度 1 0.5 0 0

变化浓度 0.25 0.5×50% 0.5 0.5

平衡浓度 0.75 0.25 0.5 0.5

此温度下，该反应的化学平衡常数K=c2(CO) c2(H2)/ c(CH4) c(CO2)=（0.52×0.52）/ （0.75×0.25）=1/3；正确答案：1/3。