Question

【題目】中國科學家用金屬鈉和CO2在一定條件下制得了金剛石：

（1）配平上述反應的化學方程式： ___ Na + _____CO2_____Na2CO3 + _____C(金剛石)。若反應過程中有0.15mol CO2反應，則電子轉移的數目為：____________。

（2）CO2的電子式為：_________________，Na原子核外電子有_______個能級。

（3）已知：

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

若反應在常壓、890℃下進行，寫出該反應的平衡常數表達式______________________。若3v正(Na)=4v逆(CO2)，則________（選填序號）。

a．反應肯定達到平衡 b．反應可能達到平衡 c．反應肯定未達平衡

（4）副產物Na2CO3溶于水后溶液呈堿性，請結合平衡移動的原理，用文字描述所得溶液呈堿性的原因：______________________________________________________________________________________。若在10升容器中，反應進行了5min, 金剛石的質量增加了6g，則5min里CO2的平均反應速率 為______________。

Answer 1

【答案】4 3 2 1 0.2NA 4 K= a 由于碳酸是弱電解質，Na2CO3溶于水后電離出的碳酸根離子結合了水電離出的氫離子，導致水的電離平衡朝正反應方向移動，氫氧根離子濃度大于氫離子濃度。 0.03 mol/(L·min)

【解析】

（1）根據電子守恒配計量數并計算轉移電子數目；

（2）二氧化碳的電子式為；Na原子核外電子排布式為1s22s22p63s1；

（3）根據一些物質的熔沸點數據，在常壓、890℃時Na和CO2都是氣態，Na2CO3和C都不是氣態，則可得該反應的平衡常數表達式；根據一正一逆，速率之比等于系數比，則反應肯定達到平衡；

（4）Na2CO3溶于水后溶液呈堿性是因為碳酸根發生水解；CO2的平均反應速率=。

（1）反應中鈉元素從0價升高到+1價，升高1價，碳元素從+4價降低到0價，降低4價，因此單質鈉與單質碳的計量數之比為4:1，再根據元素守恒配平其他物質的計量數，配平后的方程式為4Na+3CO22Na2CO3+C，有3mol CO2反應時，轉移4mol電子，當有0.15mol CO2反應時，轉移電子0.2mol，故答案為：4；3；2；1；0.2NA；

（2）二氧化碳的結構式為O=C=O，C與O之間存在兩對電子對，故電子式為；Na原子核外電子排布式為1s22s22p63s1，有4個能級；故答案為；4；

（3）根據表中一些物質的熔沸點數據，可知在常壓、890℃時Na和CO2都是氣態，Na2CO3和C都不是氣態，則該反應的平衡常數表達式 ；若3v正（Na）=4v逆（CO2），符合一正一逆，速率之比等于系數比，則反應肯定達到平衡，故答案為：K=，a；

（4）Na2CO3溶于水后碳酸根發生水解，Na2CO3溶于水后電離出的碳酸根離子結合了水電離出的氫離子，導致水的電離平衡朝正反應方向移動，氫氧根離子濃度大于氫離子濃度；而若反應在10L密閉容器、常壓下進行，5min內，測得金剛石的質量增加了6g，反應的二氧化碳物質的量結合化學方程式計算得到，4Na+3CO22Na2CO3+C（金剛石），消耗物質的量1.5mol，反應速率v（CO2）===0.03mol/（Lmin），故答案為：由于碳酸是弱電解質，Na2CO3溶于水后電離出的碳酸根離子結合了水電離出的氫離子，導致水的電離平衡朝正反應方向移動，氫氧根離子濃度大于氫離子濃度； 0.03 mol/(L·min)。