【題目】碳族元素包括碳、硅、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛等,它們的單質(zhì)及化合物廣泛應(yīng)用于我們生活的各個領(lǐng)域。鍺和錫以前曾被用于半導(dǎo)體材料,鉛被用來制造蓄電池。碳族元素在化合物中只有鉛以低價形式存在時較穩(wěn)定,其它元素在化合物中都是以高價形式存在比較穩(wěn)定,回答下列問題:

I.(1)高嶺土的成分中含Al2(Si2O5)(OH)4,請改寫成氧化物的形式_________________.

(2)實驗室用單質(zhì)錫粉制取少量二氯化錫溶液,制取和保存的方法是(用文字敘述)_______________________________

(3)鉛有多種氧化物,寫出四氧化三鉛與濃鹽酸反應(yīng)的離子方程式_____________________ .二氧化鉛在空氣中強熱會得到一系列鉛的其它氧化物。若把239g二氧化鉛強熱,當質(zhì)量變?yōu)?/span>231g時,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________.

II.CH4–CO2催化重整不僅可以得到合成氣(COH2),還對溫室氣體的減排具有重要意義;卮鹣铝袉栴}:

CH4–CO2催化重整反應(yīng)為:CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

已知:C(s)+2H2(g)= CH4 (g) ΔH=–75 kJ·mol1

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=–394 kJ·mol1

2C(s)+O2 (g)=2CO(g) ΔH=–222kJ·mol1

(1)有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是____(填標號)。

A.高溫低壓 B.低溫高壓 C.高溫高壓 D.低溫低壓

(2)若該反應(yīng)在容積不變的絕熱容器中進行,能夠判斷該反應(yīng)已達到平衡的是____(填標號)。

A.c(CO2)/c(H2)不再發(fā)生變化

B.氣體的密度不再發(fā)生變化

C.氣體的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化

D.每有8molC-H鍵生成的同時有4molH-H鍵的斷裂 E.容器的溫度不再發(fā)生變化

(3)T℃時,在體積為10 L的容器中加入10 mol CH4、5 mol CO2以及催化劑進行重整反應(yīng),達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,此溫度下,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=_______。

【答案】Al2O32SiO22H2O用過量的錫粉與鹽酸反應(yīng),保存時過量的錫粉留在溶液中Pb3O4+8H+2Cl=3Pb2++Cl2↑+4H2O4PbO22Pb2O3+O2↑AACE1/3

【解析】

I.(1)硅酸鹽用氧化物表示:活潑金屬氧化物在前,水在最后;根據(jù)原子守恒,高嶺土的成分中含Al2(Si2O5)(OH)4,用氧化物的形式表示:Al2O32SiO22H2O;正確答案:Al2O32SiO22H2O。

(2)過量的錫粉與鹽酸反應(yīng)生成氯化錫和氫氣由于四氯化錫比較穩(wěn)定,二氯化錫不穩(wěn)定所以為防止二氯化錫被氧化,保存二氯化錫溶液時要把過量的錫粉留在溶液中;正確答案:用過量的錫粉與鹽酸反應(yīng),保存時過量的錫粉留在溶液中

(3)四氧化三鉛中含有+4價的鉛,具有氧化性,四氧化三鉛與濃鹽酸反應(yīng)生成氯化鉛氯氣和水,離子方程式:Pb3O4+8H+2Cl=3Pb2++Cl2↑+4H2O;二氧化鉛的摩爾質(zhì)量為239,所以若把239g二氧化鉛(即為1mol)強熱,當質(zhì)量變?yōu)?/span>231g時,固體質(zhì)量減小8g,反應(yīng)應(yīng)該是生成氧氣,氧氣的量為8/32=0.25mol,1molPbO2加熱反應(yīng)生成氧氣0.25mol,若生成氧氣1mol,消耗4 molPbO2,根據(jù)原子守恒可知該反應(yīng)的化學(xué)方程式:4PbO22Pb2O3+O2↑ ;正確答案:Pb3O4+8H+2Cl=3Pb2++Cl2↑+4H2O ;4PbO22Pb2O3+O2↑ 。

II.(1)根據(jù)蓋斯定律,重整反應(yīng)為:③-①-②,所以ΔH=-222+394+75=247 kJ·mol1,所以該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),提高甲烷的轉(zhuǎn)化率的方法是高溫低壓,使平衡正向移動,A項正確;正確選項A。

(2)A. CO2為反應(yīng)物,H2為生成物,c(CO2)/c(H2)不再發(fā)生變化時反應(yīng)達到平衡狀態(tài)A正確;

B.反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量不變,容器的體積不變,所以根據(jù)ρ=m/V可知,反應(yīng)進行到任何時候,氣體的密度都不再發(fā)生變化,不能判定反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)B錯誤;

C.反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量不變,反應(yīng)后氣體的總量增大,根據(jù)M=m/n可知,當氣體的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化反應(yīng)達到平衡狀態(tài),C正確

D.每有8molC-H鍵生成,屬于v(逆),4molH-H鍵的斷裂,屬于v(逆),速率同向,不能判定反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài),D錯誤

E.若該反應(yīng)在容積不變的絕熱容器中進行,當容器的溫度不再發(fā)生變化各物質(zhì)的濃度也不再發(fā)生變化,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),E正確;

正確選項ACE。

(3)已知c(CH4)= 10/10=1mol/L, c(CO2)=5/10=0.5 mol/L;根據(jù)以下步驟計算:

CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

起始濃度 1 0.5 0 0

變化濃度 0.25 0.5×50% 0.5 0.5

平衡濃度 0.75 0.25 0.5 0.5

此溫度下,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=c2(CO) c2(H2)/ c(CH4) c(CO2)=(0.52×0.52)/ (0.75×0.25)=1/3;正確答案:1/3。

練習冊系列答案
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A. 反應(yīng)需在300 ℃進行可推測該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)

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(1)甲同學(xué)首先進行了實驗1。

實驗

1

實驗步驟

實驗現(xiàn)象

ⅰ. 2 mL 1 mol·L-1 KI溶液, 滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液3滴(1滴約為0.05 mL,下同)。

ⅰ. 溶液呈棕黃色。

ⅱ. 向其中滴加20.1 mol·L-1 KSCN溶液。

ⅱ. 溶液不顯紅色。

寫出FeCl3溶液與KI溶液反應(yīng)的離子方程式_______________________。

加入KSCN溶液的目的是_______________________________________。

甲同學(xué)認為溶液不顯紅色的原因是反應(yīng)體系中c(Fe3+太低,改進實驗方案,進行實驗2。

實驗2

實驗步驟

實驗現(xiàn)象

ⅰ. 2 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液, 滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液3滴。

ⅰ. 溶液呈棕黃色。

ⅱ. 向其中滴加20.1 mol·L-1 KSCN溶液。

ⅱ. 溶液顯紅色。

ⅲ. 繼續(xù)加入2 mL CCl4,充分振蕩、靜置。

ⅲ. 液體分層,上層紅色消失,變?yōu)樽攸S色,下層呈紫紅色。

本實驗改用0.1 mol·L-1 KI溶液的目的是_________________________________________。

用化學(xué)平衡原理解釋實驗2中加入CCl4后上層溶液紅色消失的原因________________。

(2)甲同學(xué)認為CCl4萃取后上層溶液仍為棕黃色的原因是I2未被充分萃取,但乙同學(xué)查閱資料得到信息:I2、I3在水中均呈棕黃色,兩者有如下關(guān)系:I2+II3。于是提出假設(shè):萃取后的溶液呈棕黃色的主要原因是存在I3。

為驗證假設(shè),乙同學(xué)設(shè)計并完成了實驗3。

實驗3

實驗步驟

實驗現(xiàn)象

ⅰ. 1 mL實驗2中棕黃色的上層清液,再加入2 mL CCl4, 振蕩、靜置。

ⅰ. 液體分層,上層呈黃色,下層呈紫紅色。

ⅱ. 1 mL飽和碘水,加入2 mL CCl4, 振蕩、靜置。

ⅱ. 液體分層,上層為無色,下層呈紫紅色。

實驗3的結(jié)論是_________________________________。

甲同學(xué)依據(jù)乙同學(xué)的實驗設(shè)計思路,選用實驗2中的試劑,運用控制變量的方法設(shè)計了更加嚴謹?shù)膶嶒灒C明了平衡I2+I I3的存在。

請你補充完整他設(shè)計的實驗步驟:將實驗2中下層紫紅色溶液平均分成兩份,分裝于兩支試管中,向試管1中加入1 mL水,振蕩、靜置;向試管2_________________。兩支試管中的現(xiàn)象分別為__________________________________。

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【題目】下表是元素周期表的一部分,按要求填空(填元素符號或化學(xué)式)

周期

IA

IIA

IIIA

IVA

VA

VIA

VIIA

0

2

3

4

(1)寫出下列元素的元素符號:① _____ _____ _____

(2)在這些元素中,最活潑的金屬元素是_____,最不活潑的元素是_____。

(3)這些元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物中,具有兩性的是__________,它在水中的電離方程式為______________________________________________/span>

(4)將元素⑤、⑨的簡單離子按半徑由大到小排序____________________

(5)在③與④的單質(zhì)中,化學(xué)性質(zhì)較活潑的是____,寫出一個可以驗證該結(jié)論的化學(xué)事實______________________________________________________________

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B. 使反應(yīng)體系的活化分子百分數(shù)增大

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(1)B位于第____________周期_____________族;

(2)E的離子結(jié)構(gòu)示意圖是_________________;DA中含有______________。(填化學(xué)鍵類型)

(3)用電子式表示BC2的形成過程________________________________________;(用具體元素表示)

(4)C、D、E三種元素簡單離子的離子半徑由大到小的順序是______________________。(用具體離子符號表示)

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