以下是一些物质的熔沸点数据(常压):
|
钾
|
钠
|
Na2CO3
|
金刚石
|
石墨
|
熔点(℃)
|
63.65
|
97.8
|
851
|
3550
|
3850
|
沸点(℃)
|
774
|
882.9
|
1850(分解产生CO2)
|
----
|
4250
|
金属钠和CO2在常压、890℃发生如下反应:4 Na(g)+ 3CO2(g)
2 Na2CO3(l) + C(s,金刚石) △H=-1080.9kJ/mol
(1)若反应在10L密闭容器、常压下进行,温度由890℃升高到1860℃,若反应时间为10min, 金属钠的物质的量减少了0.2mol,则10min内CO2的平均反应速率为
。
(2)高压下有利于金刚石的制备,理由是
。
(3)由CO2(g)+ 4Na(g)=2Na2O(s)+ C(s,金刚石) △H=-357.5kJ/mol;则Na2O固体与C(金刚石)反应得到Na(g)和液态Na2CO3(l)的热化学方程式
。
(4)下图开关K接M时,石墨电极反应式为
。
(5)请运用原电池原理设计实验,验证Cu2+、Ag+氧化性的强弱。
在方框内画出实验装置图,要求用烧杯和盐桥(在同一烧杯中,
电极与溶液含相同的金属元素),并标出外电路电子流向。
答案:
(1)0.0015 mol/(L ·min)(2分)
(2)增大压强加快反应速率,反应向正反应方向移动(2分);
(3)3Na2O(s)+C(s,金刚石) = 4Na(g)+Na2CO3(l)△H= —4.2kJ/mol(2分);
(4)O2+2H2O+4e- =4OH-(2分);
(5) (2分)
【解析】
试题分析:(1)先根据定义式求v(Na),再根据速率之比等于化学方程式中的系数之比求v(CO2),即v(Na) =0.0020mol/(L•min), v(CO2)=3 v(Na)/4=0.0015mol/(L•min);(2)增大压强加快反应速率,反应向正反应方向移动;(3)将已知两个热化学方程式编号为①②,①—②×3可以约去3 CO2(g),根据盖斯定律,则6Na2O(s)+2C(s,金刚石)=8Na(g)+2Na2CO3(l) △H=—8.4kJ/mol,若系数减半,则焓变也减半,则3Na2O(s)+ C(s,金刚石)=4Na(g)+Na2CO3(l) △H=—4.2kJ/mol;(4)若K接M,则该装置为原电池,模拟铝的吸氧腐蚀,由于铝比石墨活泼,则铝是负极,石墨是正极,负极反应式为Al—3e—=Al3+,正极反应式为O2+4e—+2H2O=4OH—;(5)验证Cu2+、Ag+氧化性的强弱,可根据置换反应:
Cu+2Ag+=Cu2++2Ag来设计原电池,铜发生氧化反应,银离子发生还原反应。所以铜作负极,银作正极,硫酸铜和硝酸银作电解质溶液。
考点:考查化学反应速率、化学平衡、电化学等相关知识。