Question

【題目】碳族元素包括碳、硅、鍺（Ge）、錫（Sn）、鉛等，它們的單質(zhì)及化合物廣泛應(yīng)用于我們生活的各個領(lǐng)域。鍺和錫以前曾被用于半導(dǎo)體材料，鉛被用來制造蓄電池。碳族元素在化合物中只有鉛以低價形式存在時較穩(wěn)定，其它元素在化合物中都是以高價形式存在比較穩(wěn)定，回答下列問題：

Ⅰ．（1）高嶺土的成分中含Al2(Si2O5)(OH)4，請改寫成氧化物的形式_________________；

（2）實驗室用單質(zhì)錫粉制取少量二氯化錫溶液，制取和保存的方法是(用文字?jǐn)⑹?___________________；

（3）鉛有多種氧化物，寫出四氧化三鉛與濃鹽酸反應(yīng)的離子方程式_____________________；二氧化鉛在空氣中強熱會得到一系列鉛的其它氧化物。若把239g二氧化鉛強熱，當(dāng)質(zhì)量變?yōu)?31g時，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________。

Ⅱ．CH4–CO2催化重整不僅可以得到合成氣（CO和H2），還對溫室氣體的減排具有重要意義。回答下列問題：

CH4–CO2催化重整反應(yīng)為：CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。

已知：C(s)+2H2(g)=CH4 (g) ΔH=–75 kJ·mol1 ①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=–394 kJ·mol1②2C(s)+O2 (g)=2CO(g) ΔH=–222kJ·mol1③

（1）有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是____（填標(biāo)號）。

A．高溫低壓 B．低溫高壓 C．高溫高壓 D．低溫低壓

（2）若該反應(yīng)在容積不變的絕熱容器中進(jìn)行，能夠判斷該反應(yīng)已達(dá)到平衡的是____（填標(biāo)號）。

A、c(CO2)/c(H2)不再發(fā)生變化 B．氣體的密度不再發(fā)生變化 C．氣體的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化 D．每有8molC-H鍵生成的同時有4molH-H鍵的斷裂 E．容器的溫度不再發(fā)生變化

（3）T℃時，在體積為10 L的容器中加入10 mol CH4、5 mol CO2以及催化劑進(jìn)行重整反應(yīng)，達(dá)到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率是50%，此溫度下，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=_______。

Answer 1

【答案】Al2O32SiO22H2O用過量的錫粉與鹽酸反應(yīng)，保存時過量的錫粉留在溶液中Pb3O4＋8H＋+2Cl―=3Pb2+＋Cl2↑+4H2O4PbO22Pb2O3+O2↑AACE1/3

【解析】

I硅酸鹽的氧化物形式寫法金屬氧化物SiO2H2O；錫在活動性表中在氫前，題目中Sn2+不穩(wěn)定，易被氧化，所以用過量的錫粉與鹽酸反應(yīng)，保存時過量的錫粉留在溶液中，防止Sn2+被氧化；Pb3O4＋8H＋+2Cl―=3Pb2+＋Cl2↑+4H2O ，PbO2與O2物質(zhì)的量之比為4：1，所以4PbO22Pb2O3+O2↑。

II 得到CH4(g)+ CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)，③—②—①，ΔH=+247 kJ·mol1 ，氣體的體積增大，所以提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率高溫低壓。

I．（1）硅酸鹽用氧化物表示：活潑金屬氧化物在前，水在最后；根據(jù)原子守恒，高嶺土的成分中含Al2(Si2O5)(OH)4，用氧化物的形式表示：Al2O32SiO22H2O；

（2）過量的錫粉與鹽酸反應(yīng)生成氯化錫和氫氣；由于四氯化錫較穩(wěn)定，二氯化錫不穩(wěn)定，所以為防止二氯化錫被氧化，保存二氯化錫溶液時要加入少量的錫粉；

（3）四氧化三鉛中含有＋4價的鉛，具有氧化性，四氧化三鉛與濃鹽酸反應(yīng)生成氯化鉛、氯氣和水，離子方程式為：Pb3O4＋8H＋+2Cl―=3Pb2+＋Cl2↑+4H2O；二氧化鉛的摩爾質(zhì)量為239g/mol，所以若把239g二氧化鉛（即為1mol）強熱，當(dāng)質(zhì)量變?yōu)?/span>231g時，固體質(zhì)量減小8g，反應(yīng)應(yīng)該是生成氧氣，氧氣的量為，即1 molPbO2加熱反應(yīng)，生成氧氣0.25mol，若生成氧氣1mol，消耗4 molPbO2，根據(jù)原子守恒可知該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4PbO22Pb2O3+O2↑；

Ⅱ．（1）根據(jù)蓋斯定律，重整反應(yīng)為：③－①－②，所以△H＝（－222+394＋75）kJ/mol＝+247kJ/mol，所以該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，提高甲烷的轉(zhuǎn)化率的方法是高溫低壓，使平衡正向移動，選項A正確；答案選A；

（2）A．CO2為反應(yīng)物，H2為生成物，當(dāng)c(CO2)/c(H2)不再發(fā)生變化時，反應(yīng)達(dá)到平街狀態(tài)，選項A正確；B．反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，所以根據(jù)＝可知，反應(yīng)進(jìn)行到任何時候，氣體的密度都不再發(fā)生變化，不能判定反應(yīng)是否達(dá)到平狀態(tài)，選項B錯誤；C．反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量不變，反應(yīng)后氣體的總量増大，根據(jù)M＝可知，當(dāng)氣體的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化，反應(yīng)達(dá)到平衛(wèi)狀態(tài)，選項C正確；D．每有8molC－H鍵生成，屬于v（逆），有4moH－H鍵的斷裂，屬于v（逆），速率同向，不能判定反應(yīng)是否達(dá)到平狀態(tài)，選項D錯誤；E、該反應(yīng)在容積不變的絕熱容器中進(jìn)行，當(dāng)容器的溫度不再發(fā)生變化，各物質(zhì)的濃度也不再發(fā)生変化，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，選項E正確；答案選ACE；

（3）已知c（CH4）＝＝1mol/L，c(CO2）＝＝0.5mol/L；根據(jù)以下步驟計算：

CH4(g)+CO(g) = 2CO(g)+2H2(g)

起始濃度1 0.5 0 0

變化濃度0.25 0.550％ 0.5 0.5

平衡濃度0.75 0.25 0.5 0.5

此溫度下，該反應(yīng)的化學(xué)平衛(wèi)常數(shù)K＝=＝。