《2025年天利38套五年真题高考试题分类化学》

3.【生产环保】(2024·湖北卷,14分)用${BaCO_{3}}$和焦炭为原料,经反应Ⅰ、Ⅱ得到${BaC_{2}}$,再制备乙炔是我国科研人员提出的绿色环保新路线。
反应Ⅰ:${BaCO_{3}(s) + C(s)⇌ BaO(s) + 2CO(g)}$
反应Ⅱ:${BaO(s) + 3C(s)⇌ BaC_{2}(s) + CO(g)}$
回答下列问题:
(1)写出${BaC_{2}}$与水反应的化学方程式:$BaC_2 + 2H_2O\longrightarrow Ba(OH)_2 + HC\equiv CH\uparrow$。
(2)已知$K_{p}=(p_{{CO}})^{n}$、$K=\left(\dfrac{p_{{CO}}}{10^{5}\ Pa}\right)^{n}$($n$是${CO}$的化学计量系数)。反应Ⅰ、Ⅱ的$\lg K$与温度的关系曲线见图1。

①反应${BaCO_{3}(s) + 4C(s)⇌ BaC_{2}(s) + 3CO(g)}$在$1\ 585\ K$的$K_{p}=$10^{16}$Pa^{3}$。
②保持$1\ 320\ K$不变,假定恒容容器中只发生反应Ⅰ,达到平衡时$p_{{CO}}=$10^5$Pa$,若将容器体积压缩到原来的$\dfrac{1}{2}$,重新建立平衡后$p_{{CO}}=$10^5$Pa$。
(3)恒压容器中,焦炭与${BaCO_{3}}$的物质的量之比为$4:1$,${Ar}$为载气。$1\ 400\ K$和$1\ 823\ K$下,${BaC_{2}}$产率随时间的关系曲线依实验数据拟合得到图2(不考虑接触面积的影响)。

①初始温度为$900\ K$,缓慢加热至$1\ 400\ K$时,实验表明${BaCO_{3}}$已全部消耗,此时反应体系中含${Ba}$物种为BaO。
②$1\ 823\ K$下,反应速率的变化特点为反应在$t_1$到$t_2$时间是匀速进行的，在$t_2$时刻后速率为0,其原因是固体反应物的量不影响反应速率，$t_2$时刻后反应物消耗完毕。

答案： 3.(14分)
(1)$BaC_2 + 2H_2O\longrightarrow Ba(OH)_2 + HC\equiv CH\uparrow$
(2)①$10^{16}$ ②$10^5$ $10^5$
(3)①$BaO$ ②反应在$t_1$到$t_2$时间是匀速进行的，在$t_2$时刻后速率为0 固体反应物的量不影响反应速率，$t_2$时刻后反应物消耗完毕
[解析]化学反应原理综合
(1)$BaC_2$与$CaC_2$类似，与水反应的化学方程式为$BaC_2 + 2H_2O\longrightarrow Ba(OH)_2 + HC\equiv CH\uparrow$。
(2)①由题可知反应I和反应II相加得到反应$BaCO_3(s)+4C(s)\rightleftharpoons BaC_2(s)+3CO(g)$，根据盖斯定律可知，$K = K_1× K_{II}$，则$K = (\frac{p_{CO}}{10^5Pa})^2×\frac{p_{CO}}{10^5Pa}=10^{2.5}×10^{-1.5}=10$，$K_p=(p_{CO})^3 = 10×(10^5)^3Pa^3 = 10^{16}Pa^3$；②由图可知$K = (\frac{p_{CO}}{10^5Pa})^2 = 10^0 = 1$，$p_{CO}=10^5Pa$，若将容器体积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，由于温度不变，故$K_p$不变，则$p_{CO}$不变，仍是$10^5Pa$。
(3)①由图可知1400K时$BaC_2$产率为0，说明该过程中没有生成$BaC_2$，根据元素守恒可知生成了$BaO$，反应为$BaCO_3 + C\stackrel{900\sim1400K}{=\!=\!=}BaO + 2CO\uparrow$，故反应体系中含$Ba$物种为$BaO$。②由图中产率变化趋势可知，产率逐渐升高到接近100%，曲线斜率不变，说明1823K下，$t_1\sim t_2$阶段反应是匀速进行的，在$t_2$时刻后反应速率为0。