Question

【題目】碳族元素包括碳、硅、鍺（Ge）、錫（Sn）、鉛等，它們的單質及化合物廣泛應用于我們生活的各個領域。鍺和錫以前曾被用于半導體材料，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定，其它元素在化合物中都是以高價形式存在比較穩定，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，當質量變為231g時，寫出反應的化學方程式____________________________.

II．CH4–CO2催化重整不僅可以得到合成氣（CO和H2），還對溫室氣體的減排具有重要意義。回答下列問題：

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

已知：C(s)+2H2(g)= CH4 (g) ΔH=–75 kJ·mol1 ①

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=–394 kJ·mol1 ②

2C(s)+O2 (g)=2CO(g) ΔH=–222kJ·mol1 ③

（1）有利于提高CH4平衡轉化率的條件是____（填標號）。

A．高溫低壓 B．低溫高壓 C．高溫高壓 D．低溫低壓

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

A.c(CO2)/c(H2)不再發生變化

B．氣體的密度不再發生變化

C．氣體的平均摩爾質量不再發生變化

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，達到平衡時CO2的轉化率是50%，此溫度下，該反應的化學平衡常數K=_______。

Answer 1

【答案】Al2O32SiO22H2O用過量的錫粉與鹽酸反應，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生成氯化錫和氫氣；由于四氯化錫比較穩定，二氯化錫不穩定，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，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；二氧化鉛的摩爾質量為239，所以若把239g二氧化鉛（即為1mol）強熱，當質量變為231g時，固體質量減小8g，反應應該是生成氧氣，氧氣的量為8/32=0.25mol，即1molPbO2加熱反應，生成氧氣0.25mol，若生成氧氣1mol，消耗4 molPbO2，根據原子守恒可知該反應的化學方程式：4PbO22Pb2O3+O2↑ ；正確答案：Pb3O4＋8H＋+2Cl―=3Pb2+＋Cl2↑+4H2O ;4PbO22Pb2O3+O2↑ 。

II．（1）根據蓋斯定律，重整反應為：③-①-②，所以ΔH=-222+394+75=247 kJ·mol1，所以該反應為吸熱反應，提高甲烷的轉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為反應物，H2為生成物，當c(CO2)/c(H2)不再發生變化時，反應達到平衡狀態，A正確；

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

C．反應前后氣體的總質量不變，反應后氣體的總量增大，根據M=m/n可知，當氣體的平均摩爾質量不再發生變化，反應達到平衡狀態，C正確；

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

E．若該反應在容積不變的絕熱容器中進行，當容器的溫度不再發生變化，各物質的濃度也不再發生變化，反應達到平衡狀態，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，該反應的化學平衡常數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。