Question

【題目】(14分)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用途。

（1）真空碳熱還原—氧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：

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：

0～10min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．通入一定量的N2

c．適當升高反應體系的溫度

d．加入合適的催化劑

e．適當縮小容器的體積

③在恒容條件下，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2nmolNO(g)的同時消耗nmolCO2(g)

b．反應體系的壓強不再發生改變

c．混合氣體的密度保持不變

d．混合氣體的平均相對分子質量保持不變

④若保持與上述反應前30min的反應條件不變，起始時NO的濃度為2.50mol/L，則反應達平衡時c(NO)=_________mol/L。NO的轉化率_________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】（1）a+b；（2）①0.032mol/(Lmin)，0.25；②ae；③cd；④1.25mol/L；不變

【解析】

試題分析：（1）已知：①Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)═3AlCl(g)+3CO(g) △H=akJmol-1

②3AlCl(g)═2Al(l)+AlCl3(g) △H=bkJmol-1

根據蓋斯定律，①+②可得：Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)，故△H=(a+b)kJmol-1；

（2）①0～10min內，NO的濃度變化量為(1-0.68)mol/L=0.32mol/L，則v(NO)==0.032 molL-1min-1；20min處于平衡常數，平衡時NO濃度為0.5mol/L，N2、CO2的濃度均為0.25mol/L，T1℃時，該反應的平衡常數K==0.25；

②30min后，只改變某一條件，40minNO、N2、CO2的濃度均增大，均變為30min時的1.2倍，平衡不移動，應是適當縮小體積或適當加入一定量的NO，故選ae；

③a．單位時間內生成2nmol NO(g)的同時消耗nmol CO2(g)，均表示逆反應速率，反應始終按該比例關系進行，故a錯誤；d．反應C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) 氣體的物質的量變化為0，容器內壓強始終不變，無法判斷是平衡狀態，故b錯誤；c．隨反應進行混合氣體總質量增大，容器的容積不變，混合氣體的密度增大，當混合氣體密度不再發生改變，說明反應到達平衡，故c正確；d．混合氣體的質量只有在平衡時才保持不變，而氣體的總物質的量始終不變，此時平均相對分子質量保持不變，是平衡狀態；故d正確；故選cd；

（4）若保持與上述反應前30min的反應條件不變，起始時NO的濃度為2.50mol/L，因反應前后物質的量變化為0，則NO的轉化率不變，平衡時NO的濃度為0.50mol/L×2.5=1.25mol/L。