Question

【題目】I.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的晶體類型是___________；其與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。

(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____________。氧原子的核外電子排布式為_________________。

(3)與同主族元素Mg相比，Ca的金屬性更______（填“強(qiáng)”或者“弱”）。能證明這一結(jié)論的實(shí)驗(yàn)事實(shí)是________________________。

II.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____________。（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2 L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____________。

②下列圖像正確的是________。（選填編號(hào)）

Answer 1

【答案】離子晶體 CaC2＋2H2O=Ca(OH)2+CH≡CH↑ Ca>C>O 1s22s22p4 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] d 8×10-4mol/(Lmin) bc

【解析】

(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)原子核外電子層數(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��；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)。

(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↑；

(2)原子核外電子層數(shù)越多，原子半徑越大；同一周期的元素，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，可知其基態(tài)原子核外電子排布式為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；

(4)該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積增大的吸熱反應(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)，a不符合題意；

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)，b不符合題意；

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)，c不符合題意；

d．CO、H2都是生成物，二者的系數(shù)相等，在任何條件下二者的濃度都相等，所以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)，d符合題意；

故合理選項(xiàng)是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v(CO)==8×10-4 mol/(Lmin)，同一可逆反應(yīng)在同一時(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，所以用H2表示的反應(yīng)速率v(H2)= v(CO)=8×10-4 mol/(Lmin)；

②650℃平衡時(shí)，c(H2O)=mol/L=0.001 mol/L；c(H2)=c(CO)= mol/L=0.004 mol/L，平衡常數(shù)K1==0.016；在800℃平衡時(shí)，c(H2O)=mol/L=0.0015 mol/L；c(H2)=c(CO)=mol/L=0.0085 mol/L，所以化學(xué)平衡常數(shù)K2==0.0482>0.016。

可見(jiàn)：在其他條件不變時(shí)，升高溫度，化學(xué)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，a錯(cuò)誤；

b．該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)增大，b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，c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，d錯(cuò)誤；

故合理選項(xiàng)是bc。