Question

7．我国钾长石（KAlSi₃O₈）的资源比较丰富．工业上可用食盐和钾长石在一定条件下制备氯化钾：NaCl （l）+KAlSi₃O₈（s）?KCl （l）+NaAlSi₃O₈（s）．
完成下列填空：
（1）硅原子的核外电子占据了3个轨道，有2种能量．
（2）上述反应中涉及到的两种非金属元素单质熔点高低顺序是Si大于Cl₂，原因是原子晶体Si的熔点明显高于分子晶体Cl₂的熔点．
（3）反应中涉及到的六种元素中，具有氖原子电子层结构的简单离子的半径按从小到大的顺序排列Al³⁺＜Na⁺＜O^2-；位于同一周期的四种元素中，有一种元素的最高价氧化物的水化物和其余元素的最高价氧化物的水化物均能发生反应，这种元素的名称是钠．
工业上在催化剂条件下，用NH₃作为还原剂将烟气中的NOx还原成无害的氮和水，反应方程式可表示为：2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）
（4）一定条件下该反应在容积为2L的容器内反应，20min时达到平衡，生成N₂0.4mol，则平均反应速率υ（NO）=0.005mol/L•min．能够说明反应达到平衡状态的是bd．
a．气体密度不变    b．气体颜色不变   c．υ（NO）_正=2υ（N₂）_逆   d．平均式量不变
（5）上述反应的平衡常数表达式是$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）×c（NO）×c（N{O}_{2}）}$，其中非极性分子的电子式是．
（6）反应达到平衡后，其它条件不变，升高温度，速率υ（N₂）_逆增大平衡常数K无法确定．（“增大”“减小”“不变”“无法确定”）

Answer 1

分析 （1）硅原子最外层含有4个电子，两个2s电子、两个2p电子，2s能级含有一个轨道，2p能级有3个轨道，同一能级上电子能量相同；
（2）上述反应中涉及到的两种非金属元素单质的单质为Cl₂和Si，比较单质的熔点，可从单质构成的晶体种类来判断；
（3）反应中涉及到的六种元素中，Na⁺、Al³⁺、O^2-具有氖原子电子层结构，核电荷数越大其简单离子的半径越小；参与上述反应且位于一周期的Na、Al、Si、Cl四种元素中，其最高价氧化物的水化物为酸或碱，酸或碱反应生成盐和水；
（4）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算；达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量不变，以此判断是否达到平衡状态；
（5）在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物浓度计量系数次方的乘积与反应物浓度计量系数次方的乘积之比为平衡常数；非极性分子的正负电荷重心重合，只有非极性键构成的分子是非极性分子；
（6）温度升高，反应速率加快，化学平衡常数只与温度有关，改变温度平衡正向移动时平衡常数增大．

解答 解：（1）硅原子最外层含有4个电子，两个2s电子、两个2p电子，2s能级含有一个轨道，2p能级有3个轨道，2个电子占据2s能级，两个电子占据2p能级上两个轨道，所以硅原子的最外层电子占据了3个轨道，同一能级上电子能量相同，有2种能量，故答案为：3；2；
（2）Cl₂是分子晶体，Si是原子晶体，原子晶体的熔点明显高于分子晶体，则单质熔点高低顺序是Si＞Cl₂，
故答案是：Si；Cl₂；原子晶体Si的熔点明显高于分子晶体Cl₂的熔点；
（3）O、Na、Al的核电荷数递增，Na⁺、Al³⁺、O^2-具有氖原子电子层结构，结合核电荷数越大其简单离子的半径越小，离子半径从小到大的顺序排列为Al³⁺、Na⁺、O^2-，参与上述反应且位于同一周期的几种元素中，其最高价氧化物的水化物为酸或碱，酸或碱反应生成盐和水，只有氢氧化钠能和其它三种元素的最高价氧化物的水化物反应，则该元素为Na，故答案为：Al³⁺＜Na⁺＜O^2-；钠；
（4）υ（NO）=$\frac{1}{2}$v（N₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{20min}$×$\frac{1}{2}$=0.005mol/（L•min）；
a．因容器的体积不变，气体的质量不变，气体密度不变不能作为判断是否平衡的依据，但平衡时密度一定不变，故a不选；
b．气体颜色不变，说明浓度不变，可说明达到平衡状态，故b选；
c．υ（NO）_正=2υ（N₂）_逆，正逆反应速率不等，不能达到平衡状态，故c不选；
d．气体的总质量始终不变，反应前后气体总物质的量改变，平均式量不变，说明达到平衡状态，故d选；
故答案为：0.005；bd；
（5）反应2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）平衡常数的表达式K=$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）×c（NO）×c（N{O}_{2}）}$，N₂是只有非极性键构成的非极性分子，其电子式为：；
答案为：$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）×c（NO）×c（N{O}_{2}）}$；；
（6）温度升高，反应速率加快，速率υ（N₂）_逆增大，但不知道此反应正方向是吸热还是放热，无法判断升高温度时平衡移动的方向，
平衡常数无法确定是增大还是减小；
答案为：增大；无法确定．

点评 本题以硅为载体考查了化学速率的计算、平衡状态的判断、物质之间的反应、元素周期律等知识点，综合性较强，根据物质的性质、元素周期律的内容等知识点来分析解答，难度中等．