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：

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3Omin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”）。

（3）鋁電池性能優(yōu)越，,Al-Ag2O電池可用作水下動(dòng)力電源，其原理如圖所示

請(qǐng)寫出該電池正極反應(yīng)式___________；常溫下，用該化學(xué)電源和惰性電極電解300mL硫酸銅溶液（過量），消耗27mgAl，則電解后溶液的pH=___________（不考慮溶液體積的變化）。

Answer 1

【答案】（1）0.5a+b；

（2）①0.032mol/(Lmin），0.25；②ae；③cd；④1.25mol/L；不變

（3）Ag2O＋2e－＋H2O＝2Ag＋2OH－；2；

【解析】

試題分析：（1）①a、2Al2O3（s）+2AlCl3（g）+6C（s）═6AlCl（g）+6CO（g）△H=a kJmol-1b、3AlCl（g）═2Al（l）+AlCl3（g）△H=b kJmol-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)， v（NO）= (1.00-0.68 )/10=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= C(N2)C(CO2)/C2(NO)=(0.25×0.25)/0.52=0.25;故答案為：0.032molL-1min-1，0.25；②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)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(jì)算K= C(N2)C(CO)/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，C(N2)增大，二氧化碳和一氧化氮濃度增大，反應(yīng)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(duì)平衡無影響，平衡不動(dòng)，故b錯(cuò)誤； c．加入合適的催化劑，催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，故C錯(cuò)誤； d．適當(dāng)縮小容器的體積，反應(yīng)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(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3：1：1，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，說明逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故選＜；故答案為：＜； ④T、 V不變， a、無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol NO（g）的同時(shí)消耗n mol CO2（g），故a錯(cuò)誤； b、△H<0，所以反應(yīng)體系的溫度隨著反應(yīng)的移動(dòng)而改變，當(dāng)平衡時(shí)，反應(yīng)體系的溫度不變，故b正確； C、反應(yīng)中有固體參加，反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不等，所以當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體的密度不再變化，故c正確； d、無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，壓強(qiáng)始終不變，故d錯(cuò)誤．故答案為：bc；（3）正極上Ag2O得電子和水反應(yīng)生成Ag和OH-，電極反應(yīng)式為：Ag 2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-；根據(jù)反應(yīng)中得失電子數(shù)相等計(jì)算，消耗27mg Al失去電子0.003mol，則需要OH-的物質(zhì)的量=0.003mol，溶液中增加H+的量為0.003mol，則溶液C(H+)= 0.003/0.3=0.01 mol/L，PH=-lg0.01=2；故答案：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-；2；