Question

（2013?青島一模）碳、氮和鋁的單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要的作用．
（1）真空碳熱還原-氯化法可實現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁，其相關(guān)的熱化學方程式如下：
2Al₂O₃（s）+2AlCl₃（g）+6C（s）═6AlCl（g）+6CO（g）△H=a kJ?mol^-1
3AlCl（g）═2Al（l）+AlCl₃（g）△H=b kJ?mol^-1
反應Al₂O₃（s）+3C（s）═2Al（l）+3CO（g）的△H=

0.5a+b

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C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H=Q kJ?mol^-1．在T₁℃時，反應進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下：

時間（min） 濃度（mol/L）	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的平均反應速率v（NO）=

0.032mol?L^-1?min^-1

，T₁℃時，該反應的平衡常數(shù)K=

0.25

；
②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是

ad

 （填字母編號）．
a．通入一定量的NO            b．加入一定量的活性炭
c．加入合適的催化劑           d．適當縮小容器的體積
③若30min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“＜”）．
④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

bc

（填選項編號）．
a．單位時間內(nèi)生成2nmol NO（g）的同時消耗nmol CO₂（g）
b．反應體系的溫度不再發(fā)生改變
c．混合氣體的密度不再發(fā)生改變
d．反應體系的壓強不再發(fā)生改變
（3）鋁電池性能優(yōu)越，Al-Ag₂O電池可用作水下動力電源，其原理如圖所示：請寫出該電池正極反應式

Ag ₂O+2e^-+H₂O=2Ag+2OH^-

；常溫下，用該化學電源和惰性電極電解300ml硫酸銅溶液（過量），消耗27mg Al，則電解后溶液的pH=

2

 （不考慮溶液體積的變化）．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
（2）①依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
②依據(jù)化學反應速率是用單位時間內(nèi)物質(zhì)濃度的變化計算，平衡常數(shù)是利用平衡狀態(tài)生成物物質(zhì)的濃度的冪次方乘積除以反應物平衡濃度的冪次方乘積計算得到；
③容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為3：1：1，平衡向逆反應方向移動，升溫平衡向吸熱反應方向進行；
④依據(jù)影響化學平衡的因素和平衡移動原理分析判斷；
（3）由原電池總反應可知，原電池工作時Al被氧化，應為電池的負極，電極反應為Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，AgO被還原，應為原電池的正極，電極反應式為AgO+2e^-+H₂O=Ag+2OH^-，結(jié)合電極反應式進行判斷．依據(jù)電子守恒計算溶液中氫氧根離子濃度結(jié)合離子積計算氫離子濃度，計算溶液PH；

解答：解：（1）①a、2Al₂O₃（s）+2AlCl₃（g）+6C（s）═6AlCl（g）+6CO（g）△H=a kJ?mol^-1
b、3AlCl（g）═2Al（l）+AlCl₃（g）△H=b kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律a÷2+b得到：Al₂O₃（s）+3C（s）═2Al（l）+3CO（g）△H=0.5a+bKJ/mol；
故答案為：0.5a+b；
（2）①0～10min內(nèi)，NO的平均反應速率v（NO）=

1.00mol/L-0.68mol/L

10min

=0.032mol?L^-1?min^-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；反應的平衡常數(shù)K=

c(N2)c(CO2)

c2(NO)

=

0.25×0.25

0．52

=0.25；
故答案為：0.032mol?L^-1?min^-1，0.25；
②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g），依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大，依據(jù)平衡常數(shù)計算K=

c(N2)c(CO2)

c2(NO)

=

0.3×0.3

0．62

=0.25，平衡常數(shù)隨溫度變化，平衡常數(shù)不變說明改變的條件一定不是溫度；依據(jù)數(shù)據(jù)分析，氮氣濃度增大，二氧化碳和一氧化氮濃度增大，反應前后氣體體積不變，所以可能是減小溶液體積后加入一定量一氧化氮；
a．通入一定量的NO，新平衡狀態(tài)下物質(zhì)平衡濃度增大，故a正確；
b．加入一定量的活性炭，碳是固體對平衡無影響，平衡不動，故b錯誤；
c．加入合適的催化劑，催化劑只改變化學反應速率，不改變化學平衡，故C錯誤；
d．適當縮小容器的體積，反應前后體積不變，平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大，故d；
故答案為：ad；
③若30min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，平衡向逆反應方向移動，說明逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應，故選＜；
故答案為：＜；        
④恒容條件下，體積不變． a、無論反應是否達到平衡狀態(tài)，單位時間內(nèi)生成2n mol NO（g）的同時消耗n mol CO₂（g），故a錯誤；
b、該反應是放熱反應，所以反應體系的溫度隨著反應的移動而改變，當平衡時，反應體系的溫度不變，故b正確；
C、反應中有固體參加，反應前后氣體的質(zhì)量不等，所以當反應達到平衡時，混合氣體的密度不再變化，故c正確；
d、無論反應是否達到平衡狀態(tài)，壓強始終不變，故d錯誤．
故答案為：bc；
（3）正極上氧化銀得電子和水反應生成銀和氫氧根離子，電極反應式為：Ag ₂O+2e^-+H₂O=2Ag+2OH^-；根據(jù)反應中得失電子數(shù)相等計算，消耗27mg Al失去電子0.003mol，則需要氫氧根離子的物質(zhì)的量=0.003mol，溶液中增加氫離子物質(zhì)的量為0.003mol，則溶液中氫離子的濃度=

0.003mol

0.3mol

=0.01mol/L，PH=-lg0.01mol/L=2；
故答案為：Ag ₂O+2e^-+H₂O=2Ag+2OH^-；  2；

點評：本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用，化學平衡的影響因素分析化學平衡移動原理的應用，平衡常數(shù)計算判斷，原電池原理和電極反應書寫方法和電子轉(zhuǎn)移守恒計算，題目難度中等．