Question

碳、氮和鋁的單質及其化合物在工農業生產和生活中有重要作用。
（1）真空碳熱還原一氯化法可實現由鋁礦制備金屬鋁，其相關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＝           kJ?mol^-1
（用含a、b的代數式表示）。
（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，NO的平均反應速率v（NO）=              ，T₁℃時，該反應的平衡常數K=            
②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，根據上表中的數據判斷改變的條件可能是                （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在恒容絕熱條件下，能判斷該反應一定達到化學平衡狀態的依據是                   （填選項編號）
a．單位時間內生成2nmol NO（g）的同時消耗nmol CO₂（g）
b．反應體系的溫度不再發生改變
c．混合氣體的密度不再發生改變

Answer 1

（1） (1分)
（2）① 0．032 mol/(L·min) （1分）    0．25（2分）
② a d （2分，多選錯選不給分，漏選給1分）
③ ＜（2分）
④ b c （2分，多選錯選不給分，漏選給1分）

試題分析：（1）根據蓋斯定律，反應Al₂O₃（s）+ 3C（s）＝  2Al（l）+ 3CO（g）可有方程式（1）×1/2+（2）得，因此代入相對應焓變值，得a/2+b；（2）①0～10min內，NO的平均反應速率v（NO）=（1-0．68）/10=0．032 mol/(L·min)，T₁℃時，在20min時各組分濃度不再發生變化，說明反應達到平衡，可得平衡常數為（0．25×0．25）/0．5²=0．25；②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，各組分濃度都增加，可能是縮小體積或增加NO，加入碳是固體，或加入催化劑，平衡不移動，因此選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，相對原來的2:1：1，平衡向左移動，NO的量增加，根據升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，正反應是放熱反應，Q<0，④在恒容絕熱條件下，能判斷該反應一定達到化學平衡狀態，a．單位時間內生成2nmol NO（g），反應向逆反應方向進行，消耗nmol CO₂（g），也是向逆向進行，不能表示平衡，錯誤；b．反應體系的溫度不再發生改變，因為是絕熱體系，所以當溫度不再改變時，表示達到平衡，正確；  c．混合氣體的密度不再發生改變，體積不變，但碳是固體，當氣體質量不再改變時，也就是密度不變，達到平衡，正確。