Question

【題目】碳的單質及其化合物是常見的物質。完成下列填空：

已知25℃、101kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為：C(石墨)＋O2(g)→CO2(g)+393.51kJ；C(金剛石)＋O2(g)→CO2(g)+395.41kJ

（1）等質量時石墨的能量比金剛石的___（選填“高”或“低”），由石墨制備金剛石是___反應（選填“吸熱”或“放熱”）。

由焦炭與石英在高溫的氮氣流中反應，可制得一種新型陶瓷材料——氮化硅(Si3N4)：C+SiO2+N2→Si3N4+CO（未配平）

（2）配平后的化學方程式各物質的化學計量數(shù)依次是___。若已知CO生成速率為v(CO)=12mol/(L·min)，則N2消耗速率為v(N2)=___mol/(L·min)。

一定溫度下10L密閉容器中發(fā)生某可逆反應，其平衡常數(shù)表達式為：K=。

（3）該反應的化學方程式為___。

（4）能判斷該反應一定達到平衡狀態(tài)的是___。

a.v正(H2O)=v逆(CO)

b.容器中氣體的相對分子質量不隨時間改變

c.消耗nmolH2同時消耗nmolCO

d.容器中物質的總物質的量不隨時間改變

（5）已知常溫下0.1mol/L碳酸氫鈉溶液的pH=8.4，該溶液中的c(H2CO3)___c(CO32-)（選填“>”、“=”或“<”）；該溶液電中性的表達式為___。

Answer 1

【答案】低 吸熱 6、3、2、1、6 4 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ab >

【解析】

（1）由石墨、金剛石燃燒生成相同產(chǎn)物對應熱量變化可知，相同質量的石墨的能量低于金剛石，因此等質量時石墨的能量低于金剛石；由石墨制備金剛石為低能量物質轉化為高能量物質，屬于吸熱反應；

（2）該反應中，C元素化合價從0價升高至+2價，N元素化合價從0價降低至-3價，因此C與N2的系數(shù)比為3:1，然后根據(jù)原子守恒配平方程式為：6C+3SiO2+2N2=Si3N4+6CO；根據(jù)相同方向化學反應速率之比等于其物質對應化學計量數(shù)之比可知，；

（3）由平衡常數(shù)可知，CO、H2作生成物，H2O(g)作生成物，根據(jù)元素守恒以及原子守恒可知該可逆反應化學方程式為：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)；

（4）a．v正(H2O)、v逆(CO)表示化學反應速率方向不同，當v正(H2O)=v逆(CO)時，根據(jù)化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比可知：v正(H2O)=v逆(CO)= v逆(H2O)，可說明反應達到平衡狀態(tài)，故a符合題意；

b．該反應中生成物均為氣體，反應物中C為固體，反應過程中氣體總質量不斷變化，氣體的物質的量也在不斷變化，當二者比值(即氣體平均相對分子質量)不變時，說明總氣體的質量以及物質的量不變，可說明反應處于平衡狀態(tài)，故b符合題意；

c．根據(jù)化學方程式可知，消耗n molH2時，一定會消耗n molCO，因此不能據(jù)此判斷反應是否處于平衡狀態(tài)，故c不符合題意；

d．該反應為等物質的量反應，反應過程中所有物質的總物質的量不變，因此不能據(jù)此判斷反應是否處于平衡狀態(tài)，故d不符合題意；

故答案為：ab；

（5）NaHCO3溶液中存在電離平衡和水解平衡，常溫下NaHCO3溶液pH=8.4>7，說明的水解程度大于其電離程度，因此水解生成的H2CO3濃度大于電離生成的濃度；溶液呈電中性的原因是溶液中微粒存在電荷守恒，其表達式為：。