Question

以下是一些物質的熔沸點數據（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（分解產生CO2）	----	4250

 
金屬鈉和CO₂在常壓、890℃發生如下反應：4 Na（g）+ 3CO₂（g） 2 Na₂CO₃（l）+  C(s,金剛石) △H=－1080．9kJ/mol
（1）若反應在10L密閉容器、常壓下進行，溫度由890℃升高到1860℃，若反應時間為10min, 金屬鈉的物質的量減少了0．2mol，則10min內CO₂的平均反應速率為                 。
（2）高壓下有利于金剛石的制備，理由是                                            。
（3）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）反應得到Na（g）和液態Na₂CO₃（l）的熱化學方程式                     。
（4）下圖開關K接M時，石墨電極反應式為                           。

（5）請運用原電池原理設計實驗，驗證Cu^2＋、Ag⁺氧化性的強弱。
在方框內畫出實驗裝置圖，要求用燒杯和鹽橋(在同一燒杯中，
電極與溶液含相同的金屬元素)，并標出外電路電子流向。

Answer 1

（1）0．0015 mol/（L ·min）（2分）
（2）增大壓強加快反應速率，反應向正反應方向移動（2分）；
（3）3Na₂O（s）+C（s,金剛石) = 4Na（g）+Na₂CO₃（l）△H= —4．2kJ/mol（2分）；
（4）O₂+2H₂O+4e^－ =4OH^－（2分）；
（5）      （2分）

試題分析：（1）先根據定義式求v(Na)，再根據速率之比等于化學方程式中的系數之比求v(CO₂)，即v(Na) =0．0020mol/(L?min)， v(CO₂)="3" v(Na)/4=0．0015mol/(L?min)；（2）增大壓強加快反應速率，反應向正反應方向移動；（3）將已知兩個熱化學方程式編號為①②，①—②×3可以約去3 CO₂(g)，根據蓋斯定律，則6Na₂O(s)+2C(s，金剛石)=8Na(g)+2Na₂CO₃(l) △H=—8．4kJ/mol，若系數減半，則焓變也減半，則3Na₂O(s)+ C(s，金剛石)=4Na(g)+Na₂CO₃(l) △H=—4．2kJ/mol；（4）若K接M，則該裝置為原電池，模擬鋁的吸氧腐蝕，由于鋁比石墨活潑，則鋁是負極，石墨是正極，負極反應式為Al—3e^—=Al³⁺，正極反應式為O₂+4e^—+2H₂O=4OH^—；（5）驗證Cu^2＋、Ag⁺氧化性的強弱，可根據置換反應：
Cu+2Ag⁺=Cu^2＋+2Ag來設計原電池，銅發生氧化反應，銀離子發生還原反應。所以銅作負極，銀作正極，硫酸銅和硝酸銀作電解質溶液。