Question

【題目】高溫下，正硅酸鋰（Li4SiO4）能與CO2發(fā)生反應(yīng)，對(duì)控制CO2的排放具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。完成下列填空：

（1）硅原子核外電子占有_____種能量不同的軌道；Li、C、Si的最高價(jià)氧化物中，屬于原子晶體的是_____。

（2）鈉元素的金屬性比鋰強(qiáng)，用原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)說(shuō)明理由_____。

一定溫度下，在2L的密閉容器中，Li4SiO4與CO2發(fā)生如下反應(yīng)：Li4SiO4(s)+CO2(g)Li2SiO3(s)+Li2CO3(s)。

（3）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=_____，反應(yīng)20min，測(cè)得容器內(nèi)固體物質(zhì)的質(zhì)量增加了8.8g，則0~20min內(nèi)CO2的平均反應(yīng)速率為_____。

（4）在T1、T2溫度下，恒容容器中c(CO2)隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示。該反應(yīng)是_____反應(yīng)（選填“放熱”或“吸熱”）。

若T1溫度下，達(dá)到平衡時(shí)c(CO2)為amol·L-1，保持其他條件不變，通入一定量的CO2，重新達(dá)到平衡時(shí)c(CO2)為bmol·L-1。試比較a、b的大小，并說(shuō)明理由_____。

Answer 1

【答案】5 SiO2 鈉元素和鋰元素均為第ⅠA族元素，Na原子有3個(gè)電子層，Li原子有2個(gè)電子層，原子半徑Na>Li，則原子核對(duì)外層電子的吸引能力：Na<Li，失電子能力：Na>Li，因此金屬性Na強(qiáng)于Li 0.005mol·L-1·min-1 放熱 a=b，通入一定量的CO2，平衡會(huì)正向進(jìn)行，但由于溫度不變，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=不變，故達(dá)到新平衡時(shí)c（CO2）不變，即a=b

【解析】

(1)硅是14號(hào)元素，基態(tài)硅原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2，其核外電子共占有5種能量不同的軌道；Li、C、Si的最高價(jià)氧化物分別為Li2O、CO2、SiO2，Li2O是離子晶體、CO2是分子晶體、SiO2是原子晶體，故答案為：5；SiO2；

(2) 鈉元素的金屬性比鋰強(qiáng)，從原子結(jié)構(gòu)解釋：鈉元素和鋰元素均為第ⅠA族元素，Na原子有3個(gè)電子層，Li原子有2個(gè)電子層，原子半徑Na>Li，則原子核對(duì)外層電子的吸引能力：Na<Li，失電子能力：Na>Li，因此金屬性Na強(qiáng)于Li，故答案為：鈉元素和鋰元素均為第ⅠA族元素，Na原子有3個(gè)電子層，Li原子有2個(gè)電子層，原子半徑Na>Li，則原子核對(duì)外層電子的吸引能力：Na<Li，失電子能力：Na>Li，因此金屬性Na強(qiáng)于Li；

(3)平衡常數(shù)等于生成物的平衡濃度冪之積除以反應(yīng)物的平衡濃度冪之積，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式Li4SiO4(s)+CO2(g)Li2SiO3(s)+Li2CO3(s)，反應(yīng)物為氣體的是二氧化碳，生成物均為固體，則平衡常數(shù)；反應(yīng)中固體增加的質(zhì)量即為消耗的CO2的質(zhì)量，反應(yīng)20min消耗的CO2的質(zhì)量為8.8g，c(CO2)=8.8g÷44g/mol÷2L=0.1mol·L-1，則0~20min內(nèi)CO2的平均反應(yīng)速率，故答案為：；0.005mol·L-1·min-1；

(4)由圖像分析可知，T1先達(dá)到平衡，則溫度T1>T2，T2到T1的過(guò)程是升溫，c(CO2)增大，平衡逆向移動(dòng)，則該反應(yīng)是放熱反應(yīng)；若T1溫度下，達(dá)到平衡時(shí)c(CO2)為amol·L-1，保持其他條件不變，通入一定量的CO2，平衡會(huì)正向進(jìn)行，但由于溫度不變，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=不變，故達(dá)到新平衡時(shí)c（CO2）不變，即a=b，故答案為：放熱；a=b，通入一定量的CO2，平衡會(huì)正向進(jìn)行，但由于溫度不變，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=不變，故達(dá)到新平衡時(shí)c（CO2）不變，即a=b。