Question

4．鎂帶能在CO₂中燃燒，生成氧化鎂和單質碳．
（1）碳元素形成的單質有金剛石、石墨、足球烯等．金剛石的熔點遠高于足球烯的原因是金剛石為原子晶體而足球烯為分子晶體，金剛石中共價鍵的鍵能高于足球烯中的范德華力．24g金剛石中含有4N_A個碳碳單鍵．
（2）氧化鎂的電子式為Mg²⁺[]^2-，CO₂的結構式為O=C=O．與鎂同周期、離子半徑最小的元素，其原子最外層的電子排布式為3s²3p¹，其中能量最高的電子有1個．
一定條件下，在容積恒為2.0L的容器中，F(xiàn)e和CO₂發(fā)生如下反應：
CO₂（g）+Fe（s）?FeO（s）+CO（g）
（3）若起始時向容器中加入1mol CO₂，5.0min后，容器內(nèi)氣體的相對平均分子量為32，則這段時間內(nèi)ν（CO₂）=0.025mol/（L•min）．
（4）下列說法不正確的是cd
a．當混合氣體的密度不變時說明反應達到了平衡
b．混合氣體的平均相對分子質量不變時說明反應達到了平衡
c．平衡后移除二氧化碳時，正反應速率一直減小直至建立新的平衡
d．平衡后縮小容器的體積，正逆反應速率不變，平衡不移動
（5）待反應達到平衡后再充入一定量的二氧化碳，平衡向正向移動（選填“正向”、“逆向”、或“不”），二氧化碳的轉化率不變（填“增大”，“減小”或“不變”），CO的物質的量增大（選填“增大”，“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）原子晶的沸點高于分子晶體；24g金剛石物質的量為2mol，每1mol碳原子和4mol碳原子形成共價鍵，則1mol碳原子形成的共價鍵為：1mol×4×$\frac{1}{2}$=2mol，所以2mol金剛石含有碳碳鍵的個數(shù)為4N_A；
（2）氧化鎂的電子式為Mg²⁺[]^2-，CO₂的結構式為O=C=O，與鎂同周期、離子半徑最小的元素為鋁，其原子最外層的電子排布式為3s²3p¹，其中能量最高的電子為3p能級；
（3）若起始時向容器中加入1mol CO₂，5.0min后，容器內(nèi)氣體的相對平均分子量為32，說明變化的氧原子質量為8g，變化的二氧化碳的物質的量為0.25mol，根據(jù)速率的計算公式計算；
（4）當變量不變時平衡，根據(jù)平衡移動的影響因素分析；
（5）待反應達到平衡后再充入一定量的二氧化碳，平衡向正向移動，但到達新平衡時的效果與原平衡等效，故二氧化碳的轉化率不變，CO的物質的量增大．

解答 解：（1）金剛石為原子晶體而足球烯為分子晶體，金剛石中共價鍵的鍵能高于足球烯中的范德華力，故熔點金剛石大于石墨烯；24g金剛石物質的量為2mol，每1mol碳原子和4mol碳原子形成共價鍵，則1mol碳原子形成的共價鍵為：1mol×4×$\frac{1}{2}$=2mol，所以2mol金剛石含有碳碳鍵的個數(shù)為4N_A，故答案為：金剛石為原子晶體而足球烯為分子晶體，金剛石中共價鍵的鍵能高于足球烯中的范德華力；4N_A；
（2）氧化鎂的電子式為Mg²⁺[]^2-，CO₂的結構式為O=C=O，與鎂同周期、離子半徑最小的元素為鋁，其原子最外層的電子排布式為3s²3p¹，其中能量最高的電子為3p能級上的電子，有1個，故答案為：Mg²⁺[]^2-；O=C=O；3s²3p¹；1；
（3）若起始時向容器中加入1mol CO₂，5.0min后，容器內(nèi)氣體的相對平均分子量為32，說明變化的氧原子質量為8g，變化的二氧化碳的物質的量為0.25mol，根據(jù)速率的計算公式知，ν（CO₂）=$\frac{\frac{0.25}{2}}{5}$=0.025mol/（L•min）；
（4）一定條件下，在容積恒為2.0L的容器中，CO₂（g）+Fe（s）?FeO（s）+CO（g），
a．當混合氣體的密度是變量，不變時說明反應達到了平衡，故正確；
b．混合氣體的平均相對分子質量是變量，不變時說明反應達到了平衡，故正確；
c．平衡后移除二氧化碳時，正反應速率先減小后增大，直至建立新的平衡，故錯誤；
d．平衡后縮小容器的體積，正逆反應速率增大，但平衡不移動，故錯誤；
故答案為：cd；
（5）待反應達到平衡后再充入一定量的二氧化碳，平衡向正向移動，但到達新平衡時的效果與原平衡等效，故二氧化碳的轉化率不變，CO的物質的量增大，故答案為：正向；不變；增大．

點評 本題考查了電子式、結構式、熔沸點高低比較、化學反應速率、化學平衡等知識，屬于綜合性題型，解題時要細心，避免書寫的錯誤，難度中等．