Question

14．以下是一些物質(zhì)的熔沸點(diǎn)數(shù)據(jù)（常壓）：

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

中國(guó)科學(xué)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）
完成下列填空：
（1）若反應(yīng)在常壓、890℃下進(jìn)行，寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式$\frac{1}{{c}^{4}（Na）×{c}^{3}（C{O}_{2}）}$．
（2）請(qǐng)寫出一條既能提高反應(yīng)速率又能提高轉(zhuǎn)化率的方法：增大壓強(qiáng)
（3）890℃，下列關(guān)于該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是b（選填序號(hào)）．
a．容器內(nèi)氣體的平均式量不再變化，則反應(yīng)一定達(dá)到平衡
b．容器內(nèi)固體質(zhì)量不再變化，則反應(yīng)一定達(dá)到平衡
c．反應(yīng)起始至平衡，氣體的密度不斷增大
d．反應(yīng)起始至平衡，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不斷增大
（4）890℃，若該反應(yīng)在10L密閉容器、常壓下進(jìn)行，反應(yīng)4h，固體質(zhì)量增加56克，則二氧化碳的反應(yīng)速率為0.35mol/（L•h）
（5）若溫度由890℃升高到1860℃，則容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量將增大（選填“增大”“減小”“不變”），
（6）若反應(yīng)后要得到純凈的金剛石，請(qǐng)寫出必要的實(shí)驗(yàn)操作步驟．冷卻后，將反應(yīng)后容器中的固體取出，加水溶解、過(guò)濾、洗滌固體并烘干，可得純凈的金剛石
（7）在此反應(yīng)中，同時(shí)還會(huì)有石墨生成，已知：C（s，石墨）?C（s，金剛石）-1.9KJ，若升高溫度，生成的碳單質(zhì)中，金剛石的含量將增大（選填“增大”“減小”“不變”）．等物質(zhì)的量的石墨和金剛石中，化學(xué)鍵的數(shù)目較多的是金剛石．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；
（2）升高溫度、增大壓強(qiáng)等可以加快反應(yīng)速率，同時(shí)提高轉(zhuǎn)化率，應(yīng)是平衡正向移動(dòng)；
（3）a．容器內(nèi)氣體只有鈉蒸汽、二氧化碳，若起始時(shí)二者物質(zhì)的量之比為4：3，且二者按4：3反應(yīng)，氣體的平均式量為定值；
b．容器內(nèi)固體質(zhì)量不再變化，說(shuō)明金剛石的質(zhì)量不變；
c．氣體的質(zhì)量減小，若容器容積不變，氣體的密度不斷減��；
d．氣體的物質(zhì)的量減小，若容器容積不變，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不斷減小；
（4）固體質(zhì)量增加56克，則金剛石的質(zhì)量為56g，根據(jù)方程式計(jì)算參加反二氧化碳物質(zhì)的量，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CO₂）；
（5）若溫度由890℃升高到1860℃，碳酸鈉分解生成二氧化碳，混合氣體中二氧化碳的含量增大，容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大；
（6）將產(chǎn)物冷卻后，用水溶解，過(guò)濾除去碳酸鈉，再洗滌干燥可得純凈的金剛石；
（7）石墨轉(zhuǎn)化為金剛石為吸熱反應(yīng)，升高溫度有利于石墨轉(zhuǎn)化為金剛石；
石墨中每個(gè)C原子與周圍碳原子形成3個(gè)C-C鍵，而金剛石中每個(gè)C原子與周圍的4個(gè)C原子形成4個(gè)C-C鍵．

解答 解：（1）若反應(yīng)在常壓、890℃下進(jìn)行，鈉為氣體，4Na+3CO₂?2Na₂CO₃+C（s，金剛石）的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{1}{{c}^{4}（Na）×{c}^{3}（C{O}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{1}{{c}^{4}（Na）×{c}^{3}（C{O}_{2}）}$；
（2）正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)可以加快反應(yīng)速率，且平衡正向移動(dòng)，同時(shí)提高轉(zhuǎn)化率，
故答案為：增大壓強(qiáng)；
（3）a．容器內(nèi)氣體只有鈉蒸汽、二氧化碳，若起始時(shí)二者物質(zhì)的量之比為4：3，且二者按4：3反應(yīng)，氣體的平均式量為定值，故a錯(cuò)誤；
b．容器內(nèi)固體質(zhì)量不再變化，說(shuō)明金剛石的質(zhì)量不變，反應(yīng)到達(dá)平衡，故b正確；
c．氣體的質(zhì)量減小，若容器容積不變，氣體的密度不斷減小，故c錯(cuò)誤；
d．氣體的物質(zhì)的量減小，若容器容積不變，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不斷減小，故d錯(cuò)誤，
故選：b；
（4）固體質(zhì)量增加56克，則金剛石的質(zhì)量為56g，其物質(zhì)的量為$\frac{56g}{12g/mol}$=$\frac{14}{3}$mol，由方程式可知參加反二氧化碳物質(zhì)的量為$\frac{14}{3}$mol×3=14mol，故v（CO₂）=$\frac{\frac{14mol}{10L}}{4h}$=0.35 mol/（L•h），
故答案為：0.35；
（5）若溫度由890℃升高到1860℃，碳酸鈉分解生成二氧化碳，混合氣體中二氧化碳的含量增大，容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大，
故答案為：增大；
（6）冷卻后，將反應(yīng)后容器中的固體取出，加水溶解、過(guò)濾、洗滌固體并烘干，可得純凈的金剛石，
故答案為：冷卻后，將反應(yīng)后容器中的固體取出，加水溶解、過(guò)濾、洗滌固體并烘干，可得純凈的金剛石；
（7）石墨轉(zhuǎn)化為金剛石為吸熱反應(yīng)，升高溫度有利于石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，金剛石的含量將增大；
石墨中每個(gè)C原子與周圍碳原子形成3個(gè)C-C鍵，而金剛石中每個(gè)C原子與周圍的4個(gè)C原子形成4個(gè)C-C鍵，等物質(zhì)的量的石墨和金剛石中，金剛石含有的化學(xué)鍵的數(shù)目較多，
故答案為：增大；金剛石．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、反應(yīng)速率計(jì)算、平衡常數(shù)、物質(zhì)的提純、晶體結(jié)構(gòu)等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．