Question

15．焦炭可用于制備電石、生產(chǎn)水煤氣等．
完成下列填空：
（1）電石的主要成分是CaC₂，CaC₂的晶體類(lèi)型是離子晶體；其與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+CH≡CH↑．
（2）制備電石還需要用到CaCO₃．組成CaCO₃的三種元素原子半徑按從大到小的順序排列為Ca＞C＞O．氧原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁴．
（3）與同主族元素Mg相比，Ca的金屬性更強(qiáng)（填“強(qiáng)”或者“弱”），能證明這一結(jié)論的實(shí)驗(yàn)事實(shí)是金屬鈣與水的反應(yīng)比金屬鎂劇烈[Ca（OH）₂是強(qiáng)堿，Mg（OH）₂是弱堿]．
   用焦炭生產(chǎn)水煤氣的反應(yīng)為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）．
完成下列填空：
（4）一定溫度下，在一個(gè)固定容積的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列不能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是d．（選填編號(hào)）
a．容器中的壓強(qiáng)不再改變        
b．混合氣體的密度不再改變
c．v_正（CO）=v_逆（H₂O）            
d．c（CO）=c（H₂）
（5）將不同量的C （s）和H₂O （g）分別加入到體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)，得到如下數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所 需時(shí)間/min
		H2O	C	H2	CO
1	650	0.01	0.02		0.008	5
2	800	0.02	0.03	0.017		3

①實(shí)驗(yàn)1中以v（H₂） 表示的到達(dá)平衡時(shí)的平均反應(yīng)速率為8×10^-4mol/（L•min）．
②下列圖象正確的是bc．（選填編號(hào)）

Answer 1

分析 （1）由陰陽(yáng)離子共存的晶體為離子晶體；CaC₂和H₂O反應(yīng)生成Ca（OH）₂和CH≡CH；
（2）原子電子層數(shù)越多其原子半徑越大，同一周期元素，原子半徑隨著原子序數(shù)增大而減小；O原子核外有8個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)其基態(tài)原子核外電子排布式；
（3）同一主族元素，元素的金屬性隨著原子序數(shù)增大而增強(qiáng)，元素的金屬性越強(qiáng)，其最高價(jià)氧化物的水化物堿性越強(qiáng)、金屬與酸或水反應(yīng)置換出氫氣越容易；
（4）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變、物質(zhì)的量濃度不變以及由此引起的一系列物理量不變；
（5）①先計(jì)算CO的反應(yīng)速率，再根據(jù)同一可逆反應(yīng)同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比計(jì)算氫氣反應(yīng)速率；
②化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與物質(zhì)濃度及壓強(qiáng)無(wú)關(guān)；該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積增大的吸熱的可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小方向移動(dòng)，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)．

解答 解：（1）CaC₂是由陰陽(yáng)離子構(gòu)成的，屬于離子晶體；CaC₂和H₂O反應(yīng)生成Ca（OH）₂和CH≡CH，反應(yīng)方程式為CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+CH≡CH↑，故答案為：離子晶體；CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+CH≡CH↑；
（2）原子電子層數(shù)越多其原子半徑越大，同一周期元素，原子半徑隨著原子序數(shù)增大而減小，所以這三種元素的原子半徑大小順序是Ca＞C＞O；O原子核外有8個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)其基態(tài)原子核外電子排布式
為1s²2s²2p⁴，故答案為：Ca＞C＞O；1s²2s²2p⁴；
（3）同一主族元素，元素的金屬性隨著原子序數(shù)增大而增強(qiáng)，所以金屬性Ca＞Mg；
元素的金屬性越強(qiáng)，其最高價(jià)氧化物的水化物堿性越強(qiáng)、金屬與酸或水反應(yīng)置換出氫氣越容易，鈣與水反應(yīng)比Mg劇烈、Ca（OH）₂是強(qiáng)堿Mg（OH）₂是弱堿都說(shuō)明Ca的金屬性大于Mg，
故答案為：強(qiáng)；金屬鈣與水的反應(yīng)比金屬鎂劇烈[Ca（OH）₂是強(qiáng)堿，Mg（OH）₂是弱堿]；
（4）該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積增大、吸熱的反應(yīng)，
a．該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積增大的可逆反應(yīng)，當(dāng)容器中的壓強(qiáng)不再改變時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a不選；        
b．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量增大、質(zhì)量增大，容器體積不變，當(dāng)混合氣體的密度不再改變時(shí)該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b不選；
c．v_正（CO）=v_逆（H₂O）時(shí)，各物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c不選；            
d．c（CO）=c（H₂）時(shí)，該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，與反應(yīng)物初始量及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故d選；
故選d；
（5）①實(shí)驗(yàn)1中以v（CO） 表示的到達(dá)平衡時(shí)的平均反應(yīng)速率為=$\frac{\frac{0.008mol}{2L}}{5min}$=8×10^-4mol/（L•min），同一可逆反應(yīng)同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比，所以氫氣平均反應(yīng)速率為，故答案為：8×10^-4mol/（L•min）；
②650℃平衡時(shí)，c（H₂O）=$\frac{0.01-0.008}{2}$mol/L=0.001mol/L、c（H₂）=c（CO）=$\frac{0.008}{2}$mol/L=0.004mol/L平衡常數(shù)K1=$\frac{0.004×0.004}{0.001}$=0.016，
800℃平衡時(shí)，c（H₂O）=$\frac{0.02-0.017}{2}$mol/L=0.0015mol/L、c（H₂）=c（CO）=$\frac{0.017}{2}$mol/L=0.0085mol/L平衡常數(shù)K2=$\frac{0.0085×0.0085}{0.0015}$=0.0482＞0.016，
升高溫度平衡常數(shù)增大，說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
a．平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，所以壓強(qiáng)增大平衡常數(shù)不變，故錯(cuò)誤；
b．該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，故正確；
c．該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，水的轉(zhuǎn)化率降低，故正確；
d．該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，水的轉(zhuǎn)化率增大，故錯(cuò)誤；
故選b、c．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及平衡常數(shù)計(jì)算、反應(yīng)速率計(jì)算、平衡狀態(tài)判斷、元素周期律、原子核外電子排布等知識(shí)點(diǎn)，這些都是高考高頻點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析、計(jì)算及知識(shí)運(yùn)用能力，注意只有反應(yīng)前后改變的物理量才能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)，注意化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算中用物質(zhì)濃度而不是物質(zhì)的量計(jì)算，這些都是易錯(cuò)點(diǎn)．