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)和生活中有重要的作用。

（1）真空碳熱還原氯化法可實(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：

2Al2O3（s）+2AlCl3（g）+6C（s）=6AlCl（g）+6CO（g）△H=akJmol-1

3AlCl（g）=2Al（l）+AlCl3（g）△H=bkJmol-1

反應(yīng)Al2O3（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）的△H=________ kJmol-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=QkJmol-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：

①內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率 _________，時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù) _________；

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)．

通入一定量的NO b.加入一定量的活性炭

加入合適的催化劑 適當(dāng)縮小容器的體積

③若30min后升高溫度至，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3∶1∶1，則Q____________填“”或“”．

④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)．

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

b．反應(yīng)體系的溫度不再發(fā)生改變

混合氣體的密度不再發(fā)生改變

反應(yīng)體系的壓強(qiáng)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(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 ___________不考慮溶液體積的變化。

Answer 1

【答案】 ad bc 2

【解析】

(1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律分析計(jì)算；

(2)①根據(jù)v=計(jì)算；根據(jù)表格數(shù)據(jù)，20min是為平衡狀態(tài)，結(jié)合平衡常數(shù)等于生成物物質(zhì)的濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度的冪次方乘積計(jì)算；

②根據(jù)30min后的數(shù)據(jù)計(jì)算判斷平衡常數(shù)，判斷溫度是否改變；再結(jié)合影響平衡的因素分析判斷；

③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)，升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行；

④依據(jù)影響化學(xué)平衡的因素和平衡移動(dòng)原理分析判斷；

(3)Al-Ag2O電池中鋁為負(fù)極，Ag2O為正極，正極上氧化銀得電子和水反應(yīng)生成銀和氫氧根離子，據(jù)此書寫電極反應(yīng)式；消耗27mg Al失去電子0.003mol，電解硫酸銅溶液，結(jié)合陽(yáng)極的反應(yīng)式4OH――4e－＝2H2O＋O2↑分析計(jì)算。

(1)①2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g) △H=a kJmol-1，②3AlCl(g)=2Al(l)+AlCl3(g) △H=b kJmol-1，依據(jù)蓋斯定律①×3+②×6得到：6Al2O3(s)+18C(s)=12Al(l)+18CO(g)△H=(3a+6b)kJ/mol，即Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)△H=(0.5a+b)kJ/mol，故答案為：0.5a+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，NO、N2、CO2的濃度均增大，故a正確；b．加入一定量的活性炭，碳是固體對(duì)平衡無(wú)影響，NO、N2、CO2的濃度均不變，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，NO、N2、CO2的濃度均不變，故c錯(cuò)誤；d．適當(dāng)縮小容器的體積，NO、N2、CO2的濃度均增大，故d正確；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，說明平衡向逆反應(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)，故答案為：＜；

④恒容條件下，體積不變。a、無(wú)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)都消耗n mol CO2(g)，故a錯(cuò)誤；b、該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)體系的溫度隨著反應(yīng)的進(jìn)行而改變，當(dāng)反應(yīng)體系的溫度不變，說明達(dá)到平衡狀態(tài)，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)混合氣體的密度不再變化時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，故c正確；d、無(wú)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)Al-Ag2O電池中鋁為負(fù)極，Ag2O為正極，正極上氧化銀得電子和水反應(yīng)生成銀和氫氧根離子，電極反應(yīng)式為：Ag2/span>O+2e-+H2O=2Ag+2OH-；消耗27mg Al失去電子0.003mol，電解硫酸銅溶液，陽(yáng)極的反應(yīng)式為4OH――4e－＝2H2O＋O2↑，根據(jù)反應(yīng)中得失電子數(shù)相等，放電的氫氧根離子的物質(zhì)的量=0.003mol，溶液中增加的氫離子物質(zhì)的量為0.003mol，則溶液中氫離子的濃度==0.01mol/L，pH=-lg0.01mol/L=2，故答案為：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-；2。