碳热还原法广泛用于合金及材料的制备。回答下列问题： (1)一种制备氮氧化铝的反应...

碳热还原法广泛用于合金及材料的制备。回答下列问题：

(1)一种制备氮氧化铝的反应原理为23Al2O3＋15C＋5N2=2Al23O27N5＋15CO ，产物Al23O27N5中氮的化合价为______，该反应中每生成1 mol Al23O27N5，转移的电子数为________NA。

(2)真空碳热冶铝法包含很多反应，其中的三个反应如下：

Ⅰ.Al2O3(s)＋3C(s)=Al2OC(s)＋2CO(g)　ΔH1

Ⅱ.2Al2OC(s)＋3C(s)=Al4C3(s)＋2CO(g)　ΔH2

Ⅲ.2Al2O3(s)＋9C(s)=Al4C3(s)＋6CO(g)　ΔH3

①ΔH3＝_________(用ΔH1、ΔH2表示)。

②Al4C3可与足量盐酸反应制备一种烃。该反应的化学方程式为________________。

(3)下列是碳热还原法制锰合金的三个反应，CO与CO2平衡分压比的自然对数值与温度的关系如图所示(已知Kp是用平衡分压代替浓度计算所得的平衡常数)。

Ⅰ.Mn3C(s)＋4CO2(g)3MnO(s)＋5CO(g)　　　　Kp(Ⅰ)

Ⅱ.Mn(s)＋CO2(g)MnO(s)＋CO(g)　　　　　　Kp(Ⅱ)

Ⅲ.Mn3C(s)＋CO2(g)3Mn(s)＋2CO(g)　　　　Kp(Ⅲ)

①ΔH>0的反应是____(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。

②1 200 K时，在一体积为2 L的恒容密闭容器中有17.7 g Mn3C(s)和0.4 mol CO2，只发生反应Ⅰ，5 min 后达到平衡，此时CO的浓度为0.125 mol/L，则0～5 min内v(CO2)＝_________。

③在一体积可变的密闭容器中加入一定量的Mn(s)并充入一定量的CO2(g)，只发生反应Ⅱ，下列能说明反应Ⅱ达到平衡的是____(填字母)。

A.容器的体积不再改变　　B.固体的质量不再改变　　C.气体的总质量不再改变

－3 15 2ΔH1＋ΔH2 Al4C3＋12HCl=4AlCl3＋3CH4↑ Ⅲ 0.02 mol·L－1·min－1 BC 【解析】（1）化合价通过物质化合价代数和为0计算可得；转移电子数通过氧化反应得失电子守恒计算可知；（2）通过盖斯定律计算ΔH3；Al4C3可与足量盐酸反应制取烃类C前后化合价不变可知烃为CH4；（3）由图中信息可知，反应Ⅲ升高温度，ln K增大，则K增大，平衡正向移动，正反应为吸热反应；反应为气体体积不变的放热反应，根据“变量不变达平衡”进行判断。 (1)Al23O27N5中Al为＋3价，O为－2价，设氮的化合价为x，则(＋3)×23＋(－2)×27＋5x＝0，解得x＝－3，反应中N的化合价降低3价，则每生成1 mol Al23O27N5，转移的电子数为5×3NA＝15NA。故答案为：－3；15； (2)已知Ⅰ ΔH1；Ⅱ. ΔH2；Ⅲ. ΔH3；①根据盖斯定律，由Ⅰ×2＋Ⅱ得反应Ⅲ ΔH3＝2ΔH1＋ΔH2；②Al4C3可与足量盐酸反应制备一种最简单的烃CH4，根据质量守恒配平可得反应的化学方程式为。故答案为：2ΔH1＋ΔH2；； (3)①由图中信息可知，反应Ⅲ升高温度，ln K增大，则K增大，平衡正向移动，正反应为吸热反应，ΔH>0，故选Ⅲ； ②0～5 min内v(CO2)＝v(CO)＝×＝0.02 mol·L－1·min－1； ③反应Ⅱ.为气体体积不变的放热反应，根据“变量不变达平衡”进行判断： A．反应为气体不变的反应，反应过程容器的体积不是变量，不能作为平衡状态的判断依据； B.反应是一个固体质量增大的反应，固体的质量为变量，当固体的质量不再改变说明达到平衡状态； C.反应是一个气体质量减小的反应，气体的总质量为变量，当不再改变说明达平衡状态。故答案为：Ⅲ；0.02 mol·L－1·min－1；BC。

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考点分析：

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H2是一种重要的清洁能源。

(1)2018年我国某科研团队利用透氧膜，一步即获得合成氨原料和合成液态燃料的原料。其工作原理如图所示（空气中N2与O2的物质的量之比按4：1计）。工作过程中，膜I侧所得=3，则膜I侧的电极方程式为________________________。

(2)已知: CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0kJ/mol，

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3= -41.1 kJ/mol，H2还原CO反应合成甲醇的热化学方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1，则ΔH1=_____________ kJ/mol，该反应自发进行的条件为_________。

A.高温 B.低温 C.任何温度条件下

(3)恒温恒压下，在容积可变的密闭容器中加入1mol CO和2.2 mol H2，发生反应 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，实验测得平衡时CO的转化率随温度、压强的变化如图所示。

P1_______P2，判断的理由是____________________________。

(4)若反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在温度不变且体积恒定为1L的密闭容器中发生，反应过程中各物质的物质的量随时间变化见下表所示：

时间/min	0	5	10	15
H2	4		2
CO	2			1
CH3OH(g)	0	0.7

①下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是_____(填字母)；

A.容器内压强保持不变 B.2v正(H2)=v逆(CH3OH)

C.混合气体的相对分子质量保持不变 D.混合气体的密度保持不变

②若起始压强为P0 kPa，则在该温度下反应的平衡常数Kp=__________(kPa)-2。（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

③反应速率若用单位时间内分压的变化表示，则10min内H2的反应速率v(H2)= _______Pa/min。

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①3MnO2(s)=Mn3O4(s)+ O2(g) △H1= akJ•mol-1

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请回答下列问题：

①为加快反应速率可以采取的措施有__________；不考虑温度因素，一段时间后Mn的溶解速率加快，可能的原因是____________________。

②下列能说明反应已达平衡的有____________________(填编号)。

A.溶液的颜色不发生变化

B.溶液中c(Mn2+)=c( Sn2+)

C.体系中固体的质量不变

D.Mn2+与Sn2+浓度的比值保持不变

③室温下，测得溶液中阳离子浓度c(R2+)随时间的变化情况如下图所示，则上述反应的平衡常数K=_________________，Mn2+的产率为____________。

④若其他条件不变，10min后向容器中迅速加入蒸馏水至溶液体积变为原来的2倍，则再次平衡时c(Mn2+) =____________(不考虑离子水解的影响)。

(3)MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O为体系的电解液中电解获得，其阳极反应式为_____________________，阳极附近溶液的pH____________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

(4)电解制锰后的废水中含有Mn2+，常用石灰乳进行一级沉降得到Mn(OH)2沉淀，过滤后再向滤液中加入等体积的Na2S溶液，进行二级沉降。为了将Mn2+的浓度降到1.0×l0-9mol/L，则加入的Na2S溶液的浓度至少是____________mol/L [已知Ksp(MnS)=4.5×l0-14]。

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（1）甲醇(CH3OH)是重要的溶剂和替代燃料，工业上用CO和H2在一定条件下制备CH3OH的反应为：CO(g)+2H2(g)= CH3OH(g)，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入2 molCO和4molH2，一定条件下发生上述反应，测得CO(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始至达到平衡，用氢气表示的平均反应速率υ(H2)=_______mol/(L·min)

②下列说法正确的是______(填字母序号)。

A．达到平衡时，CO的转化率为75%

B．5min后容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变

C．达到平衡后，再充入氩气，反应速率减小

D．2min前υ(正)>υ(逆)，2min后υ(正)<υ(逆)

③该条件下反应的平衡常数K=______。

（2）已知：I．CO的燃烧热为△H=－283.0kJ·mol－1

II．H2O(1)=H2O (g) △H=+44.0 kJ·mol－1

III．2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+ H2O(g) △H=－15.5 kJ·mol－1

则①2CH3OH(g)+CO(g)+O2(g)CH3OCOOCH3(g)+ H2O( l) △H=_____。

②对于可逆反应2CH3OH(g)+CO(g)+ O2(g)CH3 OCOOCH3(g)+H2O(1)采取以下措施可以提高CH3OCOOCH3产率的是____(填字母)

A．降低体系的温度 B．压缩容器的体积

C．减少水量 D．选用适当的催化剂

（3）比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电。高铁电池的总反应为：3Zn(OH)+2Fe(OH)3+4KOH 3Zn+2K2 FeO4+8H2O，则充电时的阳极反应式为_______。

（4）若往20mL0.0lmol/L的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液，测得混合溶液的温度变化如下图所示，下列有关说法正确的是______(填序号)。

①该烧碱溶液的浓度为0.02mol/L

②该烧碱溶液的浓度为0.01mol/L

③HNO2的电离平衡常数：b点>a点

④从b点到c点，混合溶液中一直存在：c(Na+)>c(NO2－)>c(OH－)>c(H+)

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随着科技的进步，合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点。甲胺铅碘(CH3NH3PI3)引用作新敏化太阳能电池的敏化剂，可由CH3NH2、PbI2及HI为原料合成。回答下列问题：

（1）制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g) △H1。

①NH3电子式为_______。

②已知该反应中相关化学键的键能数据如下：

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①该反应的△H2_______0(填“>” 、“<”或“=”)，判断理由是_______。

②在4MPa、1100K时，图中X点v正(H2)____ v逆(H2)(填“>”、“<”或“=”)。该条件下，将1molC和2molH2通入密闭容器中进行反应，平衡时测得的转化率为80%，CH4的体积分数为______。若维持容器体积不变，向其中再加入0.5mo1C和1mo1H2，再次达到平衡后，平衡常数K_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。