Question

以下是一些物質的熔沸點數據（常壓）：

	鉀	鈉	Na2CO3	金剛石	石墨
熔點（℃）	63.65	97.8	851	3550	3850
沸點（℃）	774	882.9	1850（分解產生CO2）	----	4250

金屬鈉和CO₂在常壓、890℃發生如下反應：
4Na（g）+3CO₂（g）?2Na₂CO₃（l）+C（s，金剛石）△H=-1080.9kJ/mol
（1）若反應在10L密閉容器、常壓下進行，溫度由890℃升高到1860℃，若反應時間為10min，金屬鈉的物質的量減少了0.2mol，則10min內CO₂的平均反應速率為

 

．
（2）高壓下有利于金剛石的制備，理由是

 

．
（3）由CO₂（g）+4Na（g）=2Na₂O（s）+C（s，金剛石）△H=-357.5kJ/mol；則Na₂O固體與C（金剛石）反應得到Na（g）和液態Na₂CO₃（l）的熱化學方程式

 

．
（4）如圖1開關K接M時，石墨電極反應式為

 

．
（5）請運用原電池原理設計實驗，驗證Cu²⁺、Ag⁺氧化性的強弱．在方框內畫出實驗裝置圖2，要求用燒杯和鹽橋（在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素），并標出外電路電子流向．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,熱化學方程式,反應速率的定量表示方法

專題：化學反應中的能量變化,化學反應速率專題,電化學專題

分析：（1）根據金屬鈉的物質的量的變化求CO₂出的物質的量變化，再求出濃度變化和速率；
（2）根據壓強對速率和平衡的影響分析；
（3）根據已知熱化學方程式，結合蓋斯定律計算書寫；
（4）原電池中正極上氧氣得電子生成氫氧根離子；
（5）Cu、Ag構成原電池時，Cu比Ag活潑，Cu作負極，Ag作正極．

解答： 解：（1）反應時間為10min，金屬鈉的物質的量減少了0.2mol，則二氧化碳的物質的量減少為n（CO₂）=

3

4

n（Na）=0.2mol×

3

4

=0.15mol，則10min內CO₂的平均反應速率為v（CO₂）=

0.15mol 10L

10min

=0.0015 mol/（L?min），
故答案為：0.0015 mol/（L?min）；
（2）已知4Na（g）+3CO₂（g）?2Na₂CO₃（l）+C（s，金剛石），該反應正方向為氣體體積減小的方向，所以增大壓強平衡正移，而且反應速率加快；
故答案為：增大壓強加快反應速率，反應向正反應方向移動；
（3）已知：①4Na（g）+3CO₂（g）?2Na₂CO₃（l）+C（s，金剛石）△H=-1080.9kJ/mol
          ②CO₂（g）+4Na（g）=2Na₂O（s）+C（s，金剛石）△H=-357.5kJ/mol
則由蓋斯定律：①×

1

2

-②×

3

2

得   3Na₂O（s）+C（s，金剛石）=4Na（g）+Na₂CO₃（l）△H=-4.2kJ/mol；
故答案為：3Na₂O（s）+C（s，金剛石）=4Na（g）+Na₂CO₃（l）△H=-4.2kJ/mol；
（4）如圖1開關K接M時，則形成原電池，原電池中正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，石墨電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（5）Cu、Ag構成原電池時，Cu比Ag活潑，Cu作負極，Ag作正極；Cu電極放入硫酸銅溶液，Ag電極放入硝酸銀溶液，依此作圖，
故答案為：．

點評：本題考查了反應速率的計算、影響速率和平衡的因素、蓋斯定律的應用、原電池原理的應用等，題目涉及的知識點較多，側重于反應原理的應用的考查，注意準確把握有關原理，題目難度中等．