Question

【題目】碳、氮和鋁的單質及其化合物在工農業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要用途．

（1）真空碳熱還原一氧化法可實現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁，其相關的熱化學方程式如下：

Al2O3（s）+AlC13（g）+3C（s）═3AlCl（g）+3CO（g）△H=a　kJmol﹣1

3AlCl（g）═2Al（l）+AlC13（g）△H=b　kJmol﹣1

用含a、b的代數(shù)式表示反應：Al2O3（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）的△H=_____kJmol﹣1．

（2）用活性炭還原法可以處理氮氧化物．某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）△H=Q　kJmol﹣1．在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質的濃度如下（時間單位為min,濃度單位為mol/L）：

	0	10	20	30
NO	1.00	0.68	0.50	0.50
N2	0	0.16	0.25	0.25
CO2	0	0.16	0.25	0.25

①0～10min內，NO的平均反應速率v（NO）=_____，T1℃時，該反應的平衡常數(shù)K=_____．

②30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3：1：1，則Q_____0（填“＞”、“＜”或“═”）

③在恒容條件下，能判斷該反應一定達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是_____�。ㄌ钸x項編號）．

a．單位時間內生成2nmolNO（g）的同時消耗nmolCO2（g）

b．反應體系的壓強不再發(fā)生改變

c．混合氣體的密度保持不變

d．混合氣體的平均相對分子質量保持不變

④若保持與上述反應前30min的反應條件不變，起始時NO的濃度為2.50mol/L，則反應平衡時c（NO）=_____mol/L．NO的轉化率_____（填“增大”、“減小”或“不變”）．

（3）直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴重的環(huán)境問題，將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可達到低碳排放的目的．如圖是通過人工光合作用，以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖．電極b表面發(fā)生的電極反應式為_____．

Answer 1

【答案】 a+b 0.032 molL﹣1min﹣1 0.25 ＜ cd 1.25 不變 CO2+2H++2e﹣=HCOOH

【解析】試題分析：（1）①Al2O3（s）+AlC13（g）+3C（s）═3AlCl（g）+3CO（g）△H=a　kJmol﹣1；②3AlCl（g）═2Al（l）+AlC13（g）△H=b　kJmol﹣1，①+②得：Al2O3（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g），所以△H=（a+b） kJmol﹣1．

（2）某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質的濃度如下：

	0	10	20	30
NO	1.00	0.68	0.50	0.50
N2	0	0.16	0.25	0.25
CO2	0	0.16	0.25	0.25

①0～10min內，NO的平均反應速率v（NO）= 0.032 molL﹣1min﹣1，由表中數(shù)據(jù)可知，T1℃時，C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）在20min達到平衡，該反應的平衡常數(shù)K=0.25．

②由表中數(shù)據(jù)可知，T1℃NO、N2、CO2的平衡濃度之比為2:1:1，30mi后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3：1：1，說明升高溫度該平衡向逆反應方向移動，所以該反應為放熱反應， Q＜ 0。

③在恒容條件下，a．單位時間內生成2nmolNO（g）的同時消耗nmolCO2（g），不能說明正反應速率和逆反應速率相等，無法判斷是否達到平衡；b．反應前后氣體的分子數(shù)不變，反應體系的壓強一直不發(fā)生改變，所以反應體系的壓強不再發(fā)生改變不能說明反應達到平衡；c．正反應有固體變?yōu)闅怏w，所以混合氣體的密度會變大 ，當混合氣體密度保持不變時達到平衡；d．混合氣體的平均相對分子質量是個變量，當混合氣體的平均相對分子質量保持不變時達到平衡。所以能判斷該反應一定達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是cd．

④若保持與上述反應前30min的反應條件不變，起始時NO的濃度為2.50mol/L，

C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）

起始量（mol/L） 2.50 0 0

變化量（mol/L） 2x x x

平衡量（mol/L） 2.50-2x x x

K=，解之得x= ，則反應達平衡時c（NO）=mol/L．轉化率問題，相當于在原平衡的基礎上增大壓強，因為反應前后氣體分子數(shù)不變，平衡不移動，所以NO的轉化率不變．

（3）由原理示意圖可知，a電極上發(fā)生氧化反應，b電極上發(fā)生還原反應�？偡磻獮�2CO2+2H2O=2HCOOH+O2，由于使用的是質子交換膜（只允許H+通過），所以a極上發(fā)生2H2O-4e- =4H++O2，電極b表面發(fā)生的電極反應式為CO2+2H++2e﹣=HCOOH．