Question

(14分)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：
4Na(g)+3CO₂(g)2Na₂CO₃(1)+C(s，金剛石)；△H＝-1080．9kJ／mol
(1)上述反應的平衡常數表達式為        ；若4v_正(Na)＝3v_逆(CO₂)，反應是否達到平衡        (選填“是”或“否”)。
(2)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里CO₂的平均反應速率為               。
(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)反應得到Na(g)和液態Na₂CO₃(1)的熱化學方程式：                       。
(5)下圖開關K接M時，石墨作       極，電極反應式為                     。當K接N一段時間后，測得有0.3mol電子轉移，作出y隨x變化的圖象【x—代表n(H₂O)_消耗，y—代表n[Al(OH)₃]，反應物足量，標明有關數據】

Answer 1

（1） K＝1/c⁴(Na) c³(CO₂)（2分）；否（1分）  （2）0.0015 mol/（L ·min）（2分）
（3）增大壓強加快反應速率，反應向正反應方向移動 （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）

解析試題分析：（1）化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，固體或純液體不能出現在平衡常數表達式中，則該反應的平衡常數表達式為K＝1/c⁴(Na) c³(CO₂)；若反應達到平衡狀態，則根據反應速率之比是相應的化學計量數之比可知，3v_正(Na)＝4v_逆(CO₂)，因此4v_正(Na)＝3v_逆(CO₂)時反應沒有達到平衡狀態。
（2）反應時間為10min，金屬鈉的物質的量減少了0．2mol，則根據方程式可知消耗CO₂的物質的量是0.15mol，濃度是0.015mol/L，因此10min里CO₂的平均反應速率為0.015mol/L÷10min＝0.0015 mol/（L ·min）。
（3）根據方程式可知，正方應是體積增大的可逆反應，因此增大壓強加快反應速率，反應向正反應方向移動，有利于金剛石的制備。
（4）根據反應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K接M時，構成原電池，鋁是活潑的金屬作負極，則石墨作正極，溶液性質中性，所以吸氧腐蝕，則正極電極反應式為O₂+2H₂O+4e^－＝4OH^－。當K接N時構成電解池，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，總反應式為2Al＋6H₂O2Al(OH)₃＋3H₂↑，因此一段時間后，測得有0.3mol電子轉移，則消耗水的物質的量是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）。
考點：考查平衡常數、反應速率、外界條件對平衡狀態影響、熱化學方程式陰極電化學原理應用