Question

【題目】碳元素與人們的日常生活、生活和科學(xué)研究密不可分。請(qǐng)回答下列問題。

（1）Al2O3真空碳熱還原一氯化法是一種新的煉鋁工藝,該法流程短,設(shè)備簡(jiǎn)單,符合目前國家提倡節(jié)能減排、改造升級(jí)的大環(huán)境。

其中冶煉過程中發(fā)生的反應(yīng)有：

(ⅰ)2Al2O3(s)+9C(s)=Al4C3(s)+6CO(g) △H1;

(ⅱ)Al2O3(s)+Al4C3(s)+3AlCl3(g)=9AlCl(g)+3CO(g) △H2;

(ⅲ)3AlCl(g)=AlCl3(g)+2Al(l) △H3;

則Al2O3(s)+3C(s)= 2Al(l)+ 3CO(g) △H4=___________________(用含△H1、△H2、△H3的代數(shù)式表示)。

（2）利用活性炭的還原性可處理機(jī)動(dòng)車的尾氣(氮氧化物),發(fā)生如下反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H＞0，一定條件下,密閉容器中的有關(guān)物質(zhì)的濃度與時(shí)間的變化如下表所示：

時(shí)間/mim 濃度/(mol/L)	0	10	20	30	40	50
NO	2.0	1.16	0.40	0.40	0.6	0.6
N2	0	0.42	a	b	1.2	1.2
CO2	0	0.42	a	b	1.2	1.2

①0~20min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CO2)=_______mol·L-1·min-1；第一次達(dá)到平衡的平衡常數(shù)K=__________。

②30min時(shí)只改變某一條件，則改變的條件可能是______________ (填字母編號(hào))。

a．升高溫度 b．降低溫度 c．再通入一定量的NO

d．縮小容器的體積 e．加入合適的催化劑 f．增大容器休積

（3）煉鋼爐中發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),其中包括反應(yīng)：C(s)+CO2(g)2CO(g)△H>0。將1molCO2與足量的碳充入到一個(gè)恒壓密閉容器中，總壓強(qiáng)為P總。達(dá)到平衡時(shí),容器內(nèi)氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如下圖：

CO2體積分?jǐn)?shù)為86%時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率為______________%(結(jié)果保留一位小數(shù),下同)。

Answer 1

【答案】△H1+△H2+△H30.04mol·L-1·min-14cd7.5%

【解析】

（1）已知(ⅰ)2Al2O3(s)+9C(s)=Al4C3(s)+6CO(g) △H1；(ⅱ)Al2O3(s)+Al4C3(s)+3AlCl3(g)=9AlCl(g)+3CO(g) △H2；(ⅲ)3AlCl(g)=AlCl3(g)+2Al(l) △H3；由蓋斯定律可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式可由(ⅰ)+(ⅱ)+ (ⅲ)轉(zhuǎn)化而得到Al2O3(s)+3C(s)= 2Al(l)+ 3CO(g)，則△H4=△H1+△H2+△H3；

（2）①0~20min內(nèi)NO的濃度變化2.0mol/L-0.4mol/L=1.6mol/L，則CO2的濃度增加為，其平均反應(yīng)速率v(CO2)==0.04mol·L-1·min-1；由反應(yīng)方程式可得該反應(yīng)的平衡常數(shù)K===4；

②30min時(shí)改變某一條件，在第二次達(dá)到平衡后平衡常數(shù)K==4，和第一次平衡時(shí)相同，則改變的條件不可能是溫度，且在新平衡下，各物質(zhì)的濃度都變?yōu)樵瓉淼?.5倍，則改變的條件只能在其他條件不變時(shí)將體積壓縮到原來的或在其他條件不變時(shí)又充入一定量的NO（為原起始NO物質(zhì)的量的0.5倍），故答案選cd；

（3）設(shè)CO2的轉(zhuǎn)化率為，則剩余CO2為(1-x)mol，生成CO為2xmol，CO2的體積分?jǐn)?shù)=，解得x0.075=7.5%。