Question

Na、Cu、Al、O、C、H是常見(jiàn)的六種元素．
（1）Al位于元素周期表第

 

周期第

 

族；Cu的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為

 

．
（2）用“＞”或“＜”填空：

第一電離能	離子半徑	沸點(diǎn)
Na   Al	O2-   Na+	CH4   H2O

（3）250℃時(shí)，以鎳合金為催化劑，向4L容器中通入6mol CO₂、6mol CH₄，發(fā)生如下反應(yīng)：CO₂ （g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）．平衡體系中各組分體積分?jǐn)?shù)如下表：

物  質(zhì)	CH4	CO2	CO	H2
體積分?jǐn)?shù)	0.1	0.1	0.4	0.4

①此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

②已知：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-890.3kJ?mol^-1
CO（g）+H₂O （g）═CO₂（g）+H₂ （g）△H=+2.8kJ?mol^-1
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ?mol^-1
反應(yīng)CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g） 的△H=

 

（4）以二氧化鈦表面覆蓋Cu₂Al₂O₄為催化劑，可以將CO₂和CH₄直接轉(zhuǎn)化成乙酸．
①在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖所示．250～300℃時(shí)，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是

 

②為了提高該反應(yīng)中CH₄的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,原子核外電子排布,元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,元素周期律與元素周期表專(zhuān)題,化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）Al為13號(hào)元素，位置第三周期、第IIIA主族；Cu是29號(hào)元素，原子核外電子數(shù)為29，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書(shū)寫(xiě)銅的基態(tài)原子價(jià)電子電子排布式；
（2）金屬性越強(qiáng)，第一電離能越小；核外電子排布相同的離子，原子序數(shù)越大，半徑越小；含有氫鍵的氫化物沸點(diǎn)較高；
（3）①先利用三段法求出各物質(zhì)的物質(zhì)的量，然后再根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積；
②根據(jù)蓋斯定律來(lái)解答；
（4）①根據(jù)溫度對(duì)催化劑活性的影響分析；
②提高該反應(yīng)中CH₄的轉(zhuǎn)化率平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大，根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響分析．

解答： 解：（1）Al為13號(hào)元素，位置第三周期、第IIIA主族；Cu是29號(hào)元素，原子核外電子數(shù)為29，銅的基態(tài)原子價(jià)電子電子排布式3d¹⁰4s¹，
故答案為：三、IIIA；3d¹⁰4s¹；
（2）金屬性越強(qiáng)，越容易失去一個(gè)電子，則第一電離能越小，所以第一電離能：Na＜Al；核外電子排布相同的離子，原子序數(shù)越大，半徑越小，則離子半徑：O^2-＞Na⁺；含有氫鍵的氫化物沸點(diǎn)較高，水分子之間存在氫鍵沸點(diǎn)比甲烷的高；
故答案為：＜、＞、＜；
（3）①CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）．
起始（mol） 6      6         0          0
反應(yīng)（mol） x      x         2x         2x
平衡（mol） 6-x   6-x        2x         2x
由CH₄的體積分?jǐn)?shù)為0.1，則

6-x

12+2x

=0.1，解得x=4，所以K=

c2(CO)?c2(H2)

c(CO2)?c(CH4)

=

22×22

0.5×0.5

=64，
故答案為：64；
②CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-890.3kJ?mol^-1 ①
CO（g）+H₂O （g）=CO₂（g）+H₂ （g）△H=2.8kJ?mol^-1 ②
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ?mol^-1 ③
根據(jù)蓋斯定律，由①+②×2-③×2得，CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H=-890.3kJ?mol^-1+2.8kJ?mol^-1×2+566.0kJ?mol^-1×2=+247.3 kJ?mol^-1，
故答案為：+247.3 kJ?mol^-1；
（4）①溫度超過(guò)250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低，所以溫度升高而乙酸的生成速率降低，故答案：溫度超過(guò)250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低；
②增大反應(yīng)壓強(qiáng)、增大CO₂的濃度，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：增大反應(yīng)壓強(qiáng)、增大CO₂的濃度；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電子排布式、元素周期律、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、化學(xué)平衡的移動(dòng)、蓋斯定律的應(yīng)用等，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，側(cè)重于基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用的考查，題目難度中等．