Question

4．镁带能在CO₂中燃烧，生成氧化镁和单质碳．
（1）碳元素形成的单质有金刚石、石墨、足球烯等．金刚石的熔点远高于足球烯的原因是金刚石为原子晶体而足球烯为分子晶体，金刚石中共价键的键能高于足球烯中的范德华力．24g金刚石中含有4N_A个碳碳单键．
（2）氧化镁的电子式为Mg²⁺[]^2-，CO₂的结构式为O=C=O．与镁同周期、离子半径最小的元素，其原子最外层的电子排布式为3s²3p¹，其中能量最高的电子有1个．
一定条件下，在容积恒为2.0L的容器中，Fe和CO₂发生如下反应：
CO₂（g）+Fe（s）?FeO（s）+CO（g）
（3）若起始时向容器中加入1mol CO₂，5.0min后，容器内气体的相对平均分子量为32，则这段时间内ν（CO₂）=0.025mol/（L•min）．
（4）下列说法不正确的是cd
a．当混合气体的密度不变时说明反应达到了平衡
b．混合气体的平均相对分子质量不变时说明反应达到了平衡
c．平衡后移除二氧化碳时，正反应速率一直减小直至建立新的平衡
d．平衡后缩小容器的体积，正逆反应速率不变，平衡不移动
（5）待反应达到平衡后再充入一定量的二氧化碳，平衡向正向移动（选填“正向”、“逆向”、或“不”），二氧化碳的转化率不变（填“增大”，“减小”或“不变”），CO的物质的量增大（选填“增大”，“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）原子晶的沸点高于分子晶体；24g金刚石物质的量为2mol，每1mol碳原子和4mol碳原子形成共价键，则1mol碳原子形成的共价键为：1mol×4×$\frac{1}{2}$=2mol，所以2mol金刚石含有碳碳键的个数为4N_A；
（2）氧化镁的电子式为Mg²⁺[]^2-，CO₂的结构式为O=C=O，与镁同周期、离子半径最小的元素为铝，其原子最外层的电子排布式为3s²3p¹，其中能量最高的电子为3p能级；
（3）若起始时向容器中加入1mol CO₂，5.0min后，容器内气体的相对平均分子量为32，说明变化的氧原子质量为8g，变化的二氧化碳的物质的量为0.25mol，根据速率的计算公式计算；
（4）当变量不变时平衡，根据平衡移动的影响因素分析；
（5）待反应达到平衡后再充入一定量的二氧化碳，平衡向正向移动，但到达新平衡时的效果与原平衡等效，故二氧化碳的转化率不变，CO的物质的量增大．

解答 解：（1）金刚石为原子晶体而足球烯为分子晶体，金刚石中共价键的键能高于足球烯中的范德华力，故熔点金刚石大于石墨烯；24g金刚石物质的量为2mol，每1mol碳原子和4mol碳原子形成共价键，则1mol碳原子形成的共价键为：1mol×4×$\frac{1}{2}$=2mol，所以2mol金刚石含有碳碳键的个数为4N_A，故答案为：金刚石为原子晶体而足球烯为分子晶体，金刚石中共价键的键能高于足球烯中的范德华力；4N_A；
（2）氧化镁的电子式为Mg²⁺[]^2-，CO₂的结构式为O=C=O，与镁同周期、离子半径最小的元素为铝，其原子最外层的电子排布式为3s²3p¹，其中能量最高的电子为3p能级上的电子，有1个，故答案为：Mg²⁺[]^2-；O=C=O；3s²3p¹；1；
（3）若起始时向容器中加入1mol CO₂，5.0min后，容器内气体的相对平均分子量为32，说明变化的氧原子质量为8g，变化的二氧化碳的物质的量为0.25mol，根据速率的计算公式知，ν（CO₂）=$\frac{\frac{0.25}{2}}{5}$=0.025mol/（L•min）；
（4）一定条件下，在容积恒为2.0L的容器中，CO₂（g）+Fe（s）?FeO（s）+CO（g），
a．当混合气体的密度是变量，不变时说明反应达到了平衡，故正确；
b．混合气体的平均相对分子质量是变量，不变时说明反应达到了平衡，故正确；
c．平衡后移除二氧化碳时，正反应速率先减小后增大，直至建立新的平衡，故错误；
d．平衡后缩小容器的体积，正逆反应速率增大，但平衡不移动，故错误；
故答案为：cd；
（5）待反应达到平衡后再充入一定量的二氧化碳，平衡向正向移动，但到达新平衡时的效果与原平衡等效，故二氧化碳的转化率不变，CO的物质的量增大，故答案为：正向；不变；增大．

点评 本题考查了电子式、结构式、熔沸点高低比较、化学反应速率、化学平衡等知识，属于综合性题型，解题时要细心，避免书写的错误，难度中等．