Question

【題目】碳元素與人們的日常生活、生活和科學研究密不可分。請回答下列問題。

（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)備簡單,符合目前國家提倡節(jié)能減排、改造升級的大環(huán)境。

其中冶煉過程中發(fā)生的反應有：

(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動車的尾氣(氮氧化物),發(fā)生如下反應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)的濃度與時間的變化如下表所示：

時間/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)的平均反應速率v(CO2)=_______mol·L-1·min-1；第一次達到平衡的平衡常數(shù)K=__________。

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

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)生復雜的化學反應,其中包括反應：C(s)+CO2(g)2CO(g)△H>0。將1molCO2與足量的碳充入到一個恒壓密閉容器中，總壓強為P總。達到平衡時,容器內(nèi)氣體體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如下圖：

CO2體積分數(shù)為86%時,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熱化學方程式可由(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，其平均反應速率v(CO2)==0.04mol·L-1·min-1；由反應方程式可得該反應的平衡常數(shù)K===4；

②30min時改變某一條件，在第二次達到平衡后平衡常數(shù)K==4，和第一次平衡時相同，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將體積壓縮到原來的或在其他條件不變時又充入一定量的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的體積分數(shù)=，解得x0.075=7.5%。