Question

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

（1）真空碳熱還原—氧化法可實(shí)現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁，其相關(guān)的熱化學(xué)方程式如下：

Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)═3AlCl(g)+3CO(g) △H=akJ·mol-1

3AlCl(g)═2Al(l)+AlCl3(g) △H=bkJ·mol-1

反應(yīng)Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)的△H=_________kJ·mol-1(用含a、b的代數(shù)式表示)；

（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(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=Q kJ·mol－1。在T1℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下：

時(shí)間 物質(zhì)	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.68	0.50	0.50	0.60	0.60
N2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30
CO2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30

①0～10min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率v(NO)＝___________，T1℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝_______

②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是__________(填字母編號(hào))。

a．通入一定量的NO b．通入一定量的N2

c．適當(dāng)升高反應(yīng)體系的溫度 d．加入合適的催化劑

e．適當(dāng)縮小容器的體積

③在恒容條件下，能判斷該反應(yīng)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是_________(填選項(xiàng)編號(hào))。

a．單位時(shí)間內(nèi)生成2nmolNO(g)的同時(shí)消耗nmolCO2(g)

b．反應(yīng)體系的壓強(qiáng)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(duì)分子質(zhì)量保持不變

④若保持與上述反應(yīng)前30min的反應(yīng)條件不變，起始時(shí)NO的濃度為2.50mol/L，則反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)c(NO)=_______ mol/L。NO的轉(zhuǎn)化率_______（填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】a+b0.032mol/(Lmin)0.25aecd1.25mol/L不變

【解析】(1)①a、2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)═6AlCl(g)+6CO(g)△H=a kJmol-1，b、3AlCl(g)═2Al(l)+AlCl3(g)△H=b kJmol-1，依據(jù)蓋斯定律a+b得到：Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)△H=(a+b)kJ/mol；故答案為：a+b；

(2)①0～10min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率v(NO)==0.032molL-1min-1；C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，平衡濃度c(N2)=0.25mol/L；c(CO2)=0.25mol/L；c(NO)=0.5mol/L；反應(yīng)的平衡常數(shù)K===0.25；故答案為：0.032molL-1min-1，0.25；

②30min后，根據(jù)圖表數(shù)據(jù)得改變條件后的平衡常數(shù)計(jì)算K===0.25，平衡常數(shù)保持不變，說(shuō)明改變的條件一定不是溫度；依據(jù)數(shù)據(jù)分析，NO、N2、CO2的濃度均增大；a．通入一定量的NO，反應(yīng)正向移動(dòng)，NO、N2、CO2的濃度均增大，故a正確；b．通入一定量的N2，反應(yīng)逆向移動(dòng)，NO、N2的濃度增大，CO2的濃度減小，故b錯(cuò)誤；c．因?yàn)槠胶獬��?shù)保持不變，說(shuō)明改變的條件一定不是溫度，故c錯(cuò)誤；d．加入合適的催化劑，催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率，NO、N2、CO2的濃度均不變，故d錯(cuò)誤；e．適當(dāng)縮小容器的體積，NO、N2、CO2的濃度均增大，故e正確；故答案為：ae；

③a、單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol NO(g)的同時(shí)消耗n mol CO2(g)，都是指逆反應(yīng)方向，則不能判斷達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；b．該反應(yīng)前后氣體系數(shù)不變，所以反應(yīng)體系的壓強(qiáng)一直不變，則反應(yīng)體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生改變，不能判斷達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；c．反應(yīng)中有固體參加，反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量在變，而體積不變，所以混合氣體的密度一直在變，則當(dāng)混合氣體的密度保持不變，能說(shuō)明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故c正確；d．反應(yīng)中有固體參加，反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量在變，而反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，所以混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量一直在變，則當(dāng)合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變，能說(shuō)明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故d正確；故答案為：cd；

④若保持與上述反應(yīng)前30min的反應(yīng)條件不變，起始時(shí)NO的濃度為2.50mol/L，相對(duì)于增大壓強(qiáng)，又反應(yīng)前后的系數(shù)不變，所以平衡不移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率不變，則反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)c(NO)=2.50mol/L×=1.25mol/L，故答案為：1.25mol/L；不變。