Question

【题目】中国科学家用金属钠和CO2在一定条件下制得了金刚石：

（1）配平上述反应的化学方程式： ___ Na + _____CO2_____Na2CO3 + _____C(金刚石)。若反应过程中有0.15mol CO2反应，则电子转移的数目为：____________。

（2）CO2的电子式为：_________________，Na原子核外电子有_______个能级。

（3）已知：

常压下	钠	Na2CO3	金刚石	石墨
熔点（℃）	97.8	851	3550	3850
沸点（℃）	882.9	1850（分解产生CO2）	----	4250

若反应在常压、890℃下进行，写出该反应的平衡常数表达式______________________。若3v正(Na)=4v逆(CO2)，则________（选填序号）。

a．反应肯定达到平衡 b．反应可能达到平衡 c．反应肯定未达平衡

（4）副产物Na2CO3溶于水后溶液呈碱性，请结合平衡移动的原理，用文字描述所得溶液呈碱性的原因：______________________________________________________________________________________。若在10升容器中，反应进行了5min, 金刚石的质量增加了6g，则5min里CO2的平均反应速率 为______________。

Answer 1

【答案】4 3 2 1 0.2NA 4 K= a 由于碳酸是弱电解质，Na2CO3溶于水后电离出的碳酸根离子结合了水电离出的氢离子，导致水的电离平衡朝正反应方向移动，氢氧根离子浓度大于氢离子浓度。 0.03 mol/(L·min)

【解析】

（1）根据电子守恒配计量数并计算转移电子数目；

（2）二氧化碳的电子式为；Na原子核外电子排布式为1s22s22p63s1；

（3）根据一些物质的熔沸点数据，在常压、890℃时Na和CO2都是气态，Na2CO3和C都不是气态，则可得该反应的平衡常数表达式；根据一正一逆，速率之比等于系数比，则反应肯定达到平衡；

（4）Na2CO3溶于水后溶液呈碱性是因为碳酸根发生水解；CO2的平均反应速率=。

（1）反应中钠元素从0价升高到+1价，升高1价，碳元素从+4价降低到0价，降低4价，因此单质钠与单质碳的计量数之比为4:1，再根据元素守恒配平其他物质的计量数，配平后的方程式为4Na+3CO22Na2CO3+C，有3mol CO2反应时，转移4mol电子，当有0.15mol CO2反应时，转移电子0.2mol，故答案为：4；3；2；1；0.2NA；

（2）二氧化碳的结构式为O=C=O，C与O之间存在两对电子对，故电子式为；Na原子核外电子排布式为1s22s22p63s1，有4个能级；故答案为；4；

（3）根据表中一些物质的熔沸点数据，可知在常压、890℃时Na和CO2都是气态，Na2CO3和C都不是气态，则该反应的平衡常数表达式 ；若3v正（Na）=4v逆（CO2），符合一正一逆，速率之比等于系数比，则反应肯定达到平衡，故答案为：K=，a；

（4）Na2CO3溶于水后碳酸根发生水解，Na2CO3溶于水后电离出的碳酸根离子结合了水电离出的氢离子，导致水的电离平衡朝正反应方向移动，氢氧根离子浓度大于氢离子浓度；而若反应在10L密闭容器、常压下进行，5min内，测得金刚石的质量增加了6g，反应的二氧化碳物质的量结合化学方程式计算得到，4Na+3CO22Na2CO3+C（金刚石），消耗物质的量1.5mol，反应速率v（CO2）===0.03mol/（Lmin），故答案为：由于碳酸是弱电解质，Na2CO3溶于水后电离出的碳酸根离子结合了水电离出的氢离子，导致水的电离平衡朝正反应方向移动，氢氧根离子浓度大于氢离子浓度； 0.03 mol/(L·min)。