Question

以下是一些物質(zhì)的熔沸點數(shù)據(jù)（常壓）：

	鈉	Na2CO3	金剛石	石墨
熔點（℃）	97.8	851	3550	3850
沸點（℃）	882.9	1850（分解產(chǎn)生CO2）	----	4250

中國科學家用金屬鈉和CO₂在一定條件下制得了金剛石：4Na+3CO₂?2Na₂CO₃+C（s，金剛石）
（1）若反應(yīng)在常壓、890℃下進行，寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式

 

．若3v_正（Na）=4v_逆（CO₂），則

 

（選填序號）．
a．反應(yīng)肯定達到平衡     b．反應(yīng)可能達到平衡   c．反應(yīng)肯定未達平衡
（2）反應(yīng)中還有石墨生成，已知：C（s，石墨）?C（s，金剛石）-1.9KJ，則升高溫度，生成的碳單質(zhì)中，金剛石的含量將

 

（選填“增大”“減小”“不變”）．在高壓下有利于金剛石的制備，理由是

 

；
（3）石墨的熔點比金剛石高，理由是

 

（選填序號）．
a．石墨中碳碳鍵鍵能更大   b．石墨有自由電子   c．石墨層與層之間有范德華力
（4）把副產(chǎn)物Na₂CO₃溶解，其溶液中存在的平衡體系請分別用化學用語表示出來

 

．
（5）若反應(yīng)在10L密閉容器、常壓下進行，溫度由890℃升高到1860℃，則
①容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量將

 

（選填“增大”“減小”“不變”）．
②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

 

．

Answer 1

考點：化學平衡常數(shù)的含義,化學平衡的調(diào)控作用

專題：化學平衡專題

分析：（1）根據(jù)一些物質(zhì)的熔沸點數(shù)據(jù)，在常壓、890℃時Na和CO₂都是氣態(tài)，Na₂CO₃和C都不是氣態(tài)，則可得該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式．根據(jù)一正一逆，速率之比等于系數(shù)比，則反應(yīng)肯定達到平衡；  
（2）根據(jù)壓強對速率和平衡的影響分析；
（3）根據(jù)石墨、金剛石結(jié)構(gòu)判斷；
（4）Na₂CO₃溶液中存在的平衡體系有水解、電離平衡：H₂O?H⁺+OH^-、CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（5）②根據(jù)金屬鈉的物質(zhì)的量的變化求CO₂出的物質(zhì)的量變化，再求出濃度變化和速率．

解答： 解：（1）根據(jù)表中一些物質(zhì)的熔沸點數(shù)據(jù)，可知在常壓、890℃時Na和CO₂都是氣態(tài)，Na₂CO₃和C都不是氣態(tài)，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式

1

c4(Na)c3(CO2)

．若3v_正（Na）=4v_逆（CO₂），符合一正一逆，速率之比等于系數(shù)比，則反應(yīng)肯定達到平衡，故答案為：

1

c4(Na)c3(CO2)

，a；  
（2）已知：C（s，石墨）?C（s，金剛石）-1.9KJ，正反應(yīng)吸熱，則升高溫度平衡右移，生成的碳單質(zhì)中，金剛石的含量將增大．已知4Na（g）+3CO₂（g）?2Na₂CO₃（l）+C（s，金剛石），該反應(yīng)正方向為氣體體積減小的方向，所以增大壓強平衡正移，而且反應(yīng)速率加快；
故答案為：增大   增大壓強加快反應(yīng)速率，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動；
（3）石墨的熔點比金剛石高，理由是石墨中碳碳鍵鍵能更大，故答案為：a．
（4）Na₂CO₃溶液中存在的平衡體系有水的電離和碳酸根離子的水解：H₂O?H⁺+OH^-CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
故答案為：H₂O?H⁺+OH^-CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（5）①若溫度由890℃升高到1860℃，碳酸鈉也變?yōu)闅鈶B(tài)，它的相對分子質(zhì)量比鈉和二氧化碳都大，則容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量將增大；
②反應(yīng)時間為10min，金屬鈉的物質(zhì)的量減少了0.2mol，則二氧化碳的物質(zhì)的量減少為n（CO₂）=

3

4

n（Na）=0.2mol×

3

4

=0.15mol，則10min內(nèi)CO₂的平均反應(yīng)速率為v（CO₂）=

0.15mol

10L×10min

=0.0015 mol/（L?min），
故答案為：增大；0.0015 mol/（L?min）．

點評：本題考查了化學平衡常數(shù)、判斷方法、平衡移動、反應(yīng)速率、水解與電離平衡、晶體熔沸點大小的比較等，難度不大，涉及面廣．