Question

(14分)以下是一些物质的熔沸点数据(常压)：

	钾	钠	Na2CO3	金刚石	石墨
熔点(℃)	63.65	97.8	851	3550	3850
沸点(℃)	774	882.9	1850(分解产生CO2)	---	4250

金属钠和CO₂在常压、890℃发生如下反应：
4Na(g)+3CO₂(g)2Na₂CO₃(1)+C(s，金刚石)；△H＝-1080．9kJ／mol
(1)上述反应的平衡常数表达式为        ；若4v_正(Na)＝3v_逆(CO₂)，反应是否达到平衡        (选填“是”或“否”)。
(2)若反应在10L密闭容器、常压下进行，温度由890℃升高到1860℃，若反应时间为10min，金属钠的物质的量减少了0．2mol，则10min里CO₂的平均反应速率为               。
(3)高压下有利于金刚石的制备，理由                                  。
(4)由CO₂(g)+4Na(g)＝2Na₂O(s)+C(s，金刚石)  △H＝-357．5kJ／mol；则Na₂O固体与C(金刚石)反应得到Na(g)和液态Na₂CO₃(1)的热化学方程式：                       。
(5)下图开关K接M时，石墨作       极，电极反应式为                     。当K接N一段时间后，测得有0.3mol电子转移，作出y随x变化的图象【x—代表n(H₂O)_消耗，y—代表n[Al(OH)₃]，反应物足量，标明有关数据】

Answer 1

（1） K＝1/c⁴(Na) c³(CO₂)（2分）；否（1分）  （2）0.0015 mol/（L ·min）（2分）
（3）增大压强加快反应速率，反应向正反应方向移动 （2分）
（4）6Na₂O（s）+ 2C（s,金刚石)＝8Na（g）+ 2Na₂CO₃（l）△H＝ —8.4 kJ/mol（2分）
（5）正（1分）； O₂+2H₂O+4e^－＝4OH^－（2分）（2分）

试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，固体或纯液体不能出现在平衡常数表达式中，则该反应的平衡常数表达式为K＝1/c⁴(Na) c³(CO₂)；若反应达到平衡状态，则根据反应速率之比是相应的化学计量数之比可知，3v_正(Na)＝4v_逆(CO₂)，因此4v_正(Na)＝3v_逆(CO₂)时反应没有达到平衡状态。
（2）反应时间为10min，金属钠的物质的量减少了0．2mol，则根据方程式可知消耗CO₂的物质的量是0.15mol，浓度是0.015mol/L，因此10min里CO₂的平均反应速率为0.015mol/L÷10min＝0.0015 mol/（L ·min）。
（3）根据方程式可知，正方应是体积增大的可逆反应，因此增大压强加快反应速率，反应向正反应方向移动，有利于金刚石的制备。
（4）根据反应①4Na(g)+3CO₂(g)2Na₂CO₃(1)+C(s，金刚石)；△H＝-1080．9kJ／mol，②CO₂(g)+4Na(g)＝2Na₂O(s)+C(s，金刚石)  △H＝-357．5kJ／mol，则根据盖斯定律可知①－②×3即得到6Na₂O（s）+ 2C（s,金刚石)＝8Na（g）+ 2Na₂CO₃（l）△H＝ —8.4 kJ/mol。
（5）开关K接M时，构成原电池，铝是活泼的金属作负极，则石墨作正极，溶液性质中性，所以吸氧腐蚀，则正极电极反应式为O₂+2H₂O+4e^－＝4OH^－。当K接N时构成电解池，铝是阳极失去电子，石墨是阴极溶液中的氢离子放电生成氢气，总反应式为2Al＋6H₂O2Al(OH)₃＋3H₂↑，因此一段时间后，测得有0.3mol电子转移，则消耗水的物质的量是0.3mol，生成氢氧化铝是0.1mol，因此y随x变化的图象为（见答案）。