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___________；其與水反應的化學方程式為______________________。

(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”或者“弱”）。能證明這一結論的實驗事實是________________________。

II.用焦炭生產(chǎn)水煤氣的反應為：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。完成下列填空：

(4)一定溫度下，在一個固定容積的密閉容器中發(fā)生上述反應，下列不能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的是____________。（選填編號）

a．容器中的壓強不再改變 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，進行反應，得到如下數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所 需時間/min
		H2O	C	H2	CO
1	650	0.01	0.02		0.008	5
2	800	0.02	0.03	0.017		3

①實驗1中以v(H2) 表示的到達平衡時的平均反應速率為____________。

②下列圖像正確的是________。（選填編號）

Answer 1

【答案】離子晶體 CaC2＋2H2O=Ca(OH)2+CH≡CH↑ Ca>C>O 1s22s22p4 強 金屬鈣與水的反應比金屬鎂劇烈[Ca(OH)2是強堿，Mg(OH)2是弱堿] d 8×10-4mol/(Lmin) bc

【解析】

(1)由陰陽離子共存的晶體為離子晶體；CaC2和H2O反應生成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個電子，根據(jù)構造原理書寫其基態(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，元素的金屬性越強，其最高價氧化物的水化物堿性越強、金屬與酸或水反應置換出氫氣越容易；

(4)可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正、逆反應速率相等，反應體系中各物質的物質的量不變、物質的量濃度不變以及由此引起的一系列物理量不變；

(5)①先計算CO的反應速率，再根據(jù)同一可逆反應同一時間段內各物質的反應速率之比等于其計量數(shù)之比計算氫氣反應速率；

②化學平衡常數(shù)只與溫度有關，與物質濃度及壓強無關；該反應是反應前后氣體體積增大的吸熱的可逆反應，增大壓強平衡向氣體體積減小方向移動，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動。

(1)CaC2是由陰、陽離子構成的，屬于離子晶體；CaC2和H2O反應生成Ca(OH)2和CH≡CH，反應方程式為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個電子，根據(jù)構造原理，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，所以金屬性Ca>Mg；

元素的金屬性越強，其最高價氧化物的水化物堿性越強、金屬與酸或水反應置換出氫氣越容易，鈣與水反應比Mg劇烈、Ca(OH)2是強堿Mg(OH)2是弱堿都說明Ca的金屬性大于Mg；

(4)該反應的正反應是氣體體積增大的吸熱反應。

a．該反應是反應前后氣體體積增大的可逆反應，當容器中的壓強不再改變時正逆反應速率相等，該反應達到平衡狀態(tài)，a不符合題意；

b．反應前后氣體的物質的量增大、質量增大，容器體積不變，當混合氣體的密度不再改變時該反應達到平衡狀態(tài)，b不符合題意；

c．v正(CO)=v逆(H2O)時，各物質的正、逆反應速率相等，該反應達到平衡狀態(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，該反應不一定達到平衡狀態(tài)，與反應物初始量及轉化率有關，d符合題意；

故合理選項是d；

(5)①實驗1中以v(CO)表示的到達平衡時的平均反應速率v(CO)==8×10-4 mol/(Lmin)，同一可逆反應在同一時間段內各物質的反應速率之比等于其計量數(shù)之比，所以用H2表示的反應速率v(H2)= v(CO)=8×10-4 mol/(Lmin)；

②650℃平衡時，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，c(H2O)=mol/L=0.0015 mol/L；c(H2)=c(CO)=mol/L=0.0085 mol/L，所以化學平衡常數(shù)K2==0.0482>0.016。

可見：在其他條件不變時，升高溫度，化學平衡常數(shù)增大，說明正反應是吸熱反應；

a．平衡常數(shù)只與溫度有關，與壓強無關，所以壓強增大平衡常數(shù)不變，a錯誤；

b．該反應的正反應是吸熱反應，升高溫度，化學平衡向正反應方向移動，化學平衡常數(shù)增大，b正確；

c．該反應的正反應是氣體體積增大的反應，增大壓強，平衡向逆反應方向移動，水的轉化率降低，c正確；

d．該反應的正反應是吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向移動，水的轉化率增大，d錯誤；

故合理選項是bc。