Question

15．兩種金屬元素M和N，其中M單質(zhì)是人類使用最廣泛和最多的金屬，N元素的氧化物和氫氧化物均具有兩性，它們的單質(zhì)及化合物有著各自的性質(zhì)．
（1）在一定溫度下，氧化M可以與一氧化碳發(fā)生下列反應(yīng)：M₂O₃（s）+3CO（g）?2M（s）+3CO₂（g）
①元素M名稱鐵，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為：K=$\frac{c^3（C{O}_{2}）}{c^3（CO）}$．
②該溫度下，在2L盛有M₂O₃粉末的密閉容器中通入CO氣體，10min后，生成了單質(zhì)M11.2g，則10min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為0.0015mol•L^-1•min^-1．
（2）請用上述反應(yīng)中某種氣體的有關(guān)物理量來說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)：
①CO（或CO₂）的濃度不再變化，②CO（或CO₂）的生成速率消耗速率相等．
（3）某些金屬氧化物粉末和N單質(zhì)粉末狀固體在鎂條的引燃下可以發(fā)生反應(yīng)．下列反應(yīng)速率（v）和溫度（T）的關(guān)系示意圖中與該反應(yīng)最接近的是b．

（4）寫出N的氫氧化物在水中發(fā)生堿式電離的電離方程式：Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-，欲使上述平衡體系中N簡單陽離子濃度增加，可加入的物質(zhì)是鹽酸．

Answer 1

分析 （1）①人類使用最廣泛的金屬是鐵；根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達式書寫，固體純液體不寫入式子；②根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率v=$\frac{△C}{△t}$計算．
（2）可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，各物質(zhì)的濃度不再變化，正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等．
（3）N為Al元素，金屬氧化物與單質(zhì)Al在鎂條的引燃下發(fā)生鋁熱反應(yīng)，鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度身高，反應(yīng)速率加快，由此得答案．
（4）氫氧化鋁是弱電解質(zhì)，在水中不會完全電離；根據(jù)影響化學(xué)平衡移動的因素，可找到使平衡正向移動的物質(zhì)．

解答 解：人類使用最廣泛的金屬是鐵，氧化物和氫氧化物具有兩性的是鋁，所以M為鐵，N為鋁．
（1）①人類使用最廣泛的金屬是鐵，所以M為鐵元素；化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積，固體與純液體不寫，三氧化二鐵與鐵是固體不寫，所以 k=$\frac{c^3（C{O}_{2}）}{c^3（CO）}$；
故答案為：鐵；$\frac{c^3（C{O}_{2}）}{c^3（CO）}$；
②生成單質(zhì)鐵的質(zhì)量為11.2g，則n（鐵）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，則參與反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量的n（CO）=$\frac{3×0.2}{2}mol$=0.3mol，由公式v（CO）=$\frac{△C}{△t}$=$\frac{0.3mol÷2L}{10min}$=0.0015mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.0015mol•L^-1•min^-1；
（2）可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)時，①各組分濃度保持不變，②正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等，固體不做考慮．
故答案為：①CO（或CO₂）的濃度不再變化；②CO（或CO₂）的生成速率消耗速率相等；
（3）N為鋁，即該反應(yīng)為鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)需要加熱進行，所以一開始速率為零，隨著反應(yīng)的進行，鋁熱反應(yīng)放熱，溫度升高，反應(yīng)速率加快，b正確．
故答案為：b；
（4）氫氧化鋁是弱電解質(zhì)，不能完全電離，所以它的堿式電離為：Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-；欲使鋁離子濃度增大，可以消耗生成物OH^-是平衡正向移動，鋁離子濃度變大，所以可以加鹽酸．
故答案為：Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-；鹽酸．

點評 本題考查了鋁與鐵的性質(zhì)，主要考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，影響化學(xué)平衡移動和反應(yīng)速率的因素，計算中注意單位．