Question

(14分)以下是一些物質(zhì)的熔沸點數(shù)據(jù)(常壓)：

	鉀	鈉	Na2CO3	金剛石	石墨
熔點(℃)	63.65	97.8	851	3550	3850
沸點(℃)	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(1)+C(s，金剛石)；△H＝-1080．9kJ／mol
(1)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為        ；若4v_正(Na)＝3v_逆(CO₂)，反應(yīng)是否達到平衡        (選填“是”或“否”)。
(2)若反應(yīng)在10L密閉容器、常壓下進行，溫度由890℃升高到1860℃，若反應(yīng)時間為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                                  。
(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(1)的熱化學(xué)方程式：                       。
(5)下圖開關(guān)K接M時，石墨作       極，電極反應(yīng)式為                     。當(dāng)K接N一段時間后，測得有0.3mol電子轉(zhuǎn)移，作出y隨x變化的圖象【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)】

Answer 1

（1） K＝1/c⁴(Na) c³(CO₂)（2分）；否（1分）  （2）0.0015 mol/（L ·min）（2分）
（3）增大壓強加快反應(yīng)速率，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動 （2分）
（4）6Na₂O（s）+ 2C（s,金剛石)＝8Na（g）+ 2Na₂CO₃（l）△H＝ —8.4 kJ/mol（2分）
（5）正（1分）； O₂+2H₂O+4e^－＝4OH^－（2分）（2分）

試題分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，固體或純液體不能出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達式中，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K＝1/c⁴(Na) c³(CO₂)；若反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，則根據(jù)反應(yīng)速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比可知，3v_正(Na)＝4v_逆(CO₂)，因此4v_正(Na)＝3v_逆(CO₂)時反應(yīng)沒有達到平衡狀態(tài)。
（2）反應(yīng)時間為10min，金屬鈉的物質(zhì)的量減少了0．2mol，則根據(jù)方程式可知消耗CO₂的物質(zhì)的量是0.15mol，濃度是0.015mol/L，因此10min里CO₂的平均反應(yīng)速率為0.015mol/L÷10min＝0.0015 mol/（L ·min）。
（3）根據(jù)方程式可知，正方應(yīng)是體積增大的可逆反應(yīng)，因此增大壓強加快反應(yīng)速率，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，有利于金剛石的制備。
（4）根據(jù)反應(yīng)①4Na(g)+3CO₂(g)2Na₂CO₃(1)+C(s，金剛石)；△H＝-1080．9kJ／mol，②CO₂(g)+4Na(g)＝2Na₂O(s)+C(s，金剛石)  △H＝-357．5kJ／mol，則根據(jù)蓋斯定律可知①－②×3即得到6Na₂O（s）+ 2C（s,金剛石)＝8Na（g）+ 2Na₂CO₃（l）△H＝ —8.4 kJ/mol。
（5）開關(guān)K接M時，構(gòu)成原電池，鋁是活潑的金屬作負(fù)極，則石墨作正極，溶液性質(zhì)中性，所以吸氧腐蝕，則正極電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^－＝4OH^－。當(dāng)K接N時構(gòu)成電解池，鋁是陽極失去電子，石墨是陰極溶液中的氫離子放電生成氫氣，總反應(yīng)式為2Al＋6H₂O2Al(OH)₃＋3H₂↑，因此一段時間后，測得有0.3mol電子轉(zhuǎn)移，則消耗水的物質(zhì)的量是0.3mol，生成氫氧化鋁是0.1mol，因此y隨x變化的圖象為（見答案）。