Question

15．两种金属元素M和N，其中M单质是人类使用最广泛和最多的金属，N元素的氧化物和氢氧化物均具有两性，它们的单质及化合物有着各自的性质．
（1）在一定温度下，氧化M可以与一氧化碳发生下列反应：M₂O₃（s）+3CO（g）?2M（s）+3CO₂（g）
①元素M名称铁，该反应的平衡常数表达式为：K=$\frac{c^3（C{O}_{2}）}{c^3（CO）}$．
②该温度下，在2L盛有M₂O₃粉末的密闭容器中通入CO气体，10min后，生成了单质M11.2g，则10min内CO的平均反应速率为0.0015mol•L^-1•min^-1．
（2）请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态：
①CO（或CO₂）的浓度不再变化，②CO（或CO₂）的生成速率消耗速率相等．
（3）某些金属氧化物粉末和N单质粉末状固体在镁条的引燃下可以发生反应．下列反应速率（v）和温度（T）的关系示意图中与该反应最接近的是b．

（4）写出N的氢氧化物在水中发生碱式电离的电离方程式：Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-，欲使上述平衡体系中N简单阳离子浓度增加，可加入的物质是盐酸．

Answer 1

分析 （1）①人类使用最广泛的金属是铁；根据化学平衡常数表达式书写，固体纯液体不写入式子；②根据化学反应速率v=$\frac{△C}{△t}$计算．
（2）可逆反应达到平衡状态时，各物质的浓度不再变化，正反应速率与逆反应速率相等．
（3）N为Al元素，金属氧化物与单质Al在镁条的引燃下发生铝热反应，铝热反应为放热反应，温度身高，反应速率加快，由此得答案．
（4）氢氧化铝是弱电解质，在水中不会完全电离；根据影响化学平衡移动的因素，可找到使平衡正向移动的物质．

解答 解：人类使用最广泛的金属是铁，氧化物和氢氧化物具有两性的是铝，所以M为铁，N为铝．
（1）①人类使用最广泛的金属是铁，所以M为铁元素；化学平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积，固体与纯液体不写，三氧化二铁与铁是固体不写，所以 k=$\frac{c^3（C{O}_{2}）}{c^3（CO）}$；
故答案为：铁；$\frac{c^3（C{O}_{2}）}{c^3（CO）}$；
②生成单质铁的质量为11.2g，则n（铁）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，则参与反应的CO的物质的量的n（CO）=$\frac{3×0.2}{2}mol$=0.3mol，由公式v（CO）=$\frac{△C}{△t}$=$\frac{0.3mol÷2L}{10min}$=0.0015mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.0015mol•L^-1•min^-1；
（2）可逆反应达到化学平衡状态时，①各组分浓度保持不变，②正反应速率与逆反应速率相等，固体不做考虑．
故答案为：①CO（或CO₂）的浓度不再变化；②CO（或CO₂）的生成速率消耗速率相等；
（3）N为铝，即该反应为铝热反应，反应需要加热进行，所以一开始速率为零，随着反应的进行，铝热反应放热，温度升高，反应速率加快，b正确．
故答案为：b；
（4）氢氧化铝是弱电解质，不能完全电离，所以它的碱式电离为：Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-；欲使铝离子浓度增大，可以消耗生成物OH^-是平衡正向移动，铝离子浓度变大，所以可以加盐酸．
故答案为：Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-；盐酸．

点评 本题考查了铝与铁的性质，主要考查了化学平衡状态的判断，影响化学平衡移动和反应速率的因素，计算中注意单位．