Question

碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要用途。

（1）真空碳热还原—氧化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：

Al₂O₃（s）+AlCl₃（g）+3C（s）═3AlCl（g）+3CO（g）   △H=akJ·mol^-1

3AlCl（g）═2Al（l）+AlCl₃（g）   △H=bkJ·mol^-1

反应Al₂O₃（s）+3C（s）═2Al（l）+3CO（g）的△H=__________kJ·mol^-1（用含a、b的代数式表示）；

（2）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+2NO(g)N₂(g)+CO₂(g)  △H=Q kJ·mol^－1。在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

①0～10min内，NO的平均反应速率v(NO)＝           ，T1℃时，该反应的平衡常数K＝          。

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是          (填字母编号)。

a．通入一定量的NO

b．通入一定量的N₂

c．适当升高反应体系的温度

d．加入合适的催化剂

e．适当缩小容器的体积

③在恒容条件下，能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是         (填选项编号)。

A．单位时间内生成2nmolNO(g)的同时消耗nmolCO₂(g)

b．反应体系的压强不再发生改变

C．混合气体的密度保持不变

d．混合气体的平均相对分子质量保持不变

④若保持与上述反应前3Omin的反应条件不变，起始时NO的浓度为2.50mol/L，则反应达平衡时c(NO)=____ _____mol/L。NO的转化率_________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（3）铝电池性能优越，,Al-Ag₂O电池可用作水下动力电源，其原理如图所示

请写出该电池正极反应式___________；常温下，用该化学电源和惰性电极电解300mL硫酸铜溶液（过量），消耗27mgAl，则电解后溶液的pH=___________（不考虑溶液体积的变化）。

Answer

（1）0.5a+b；

（2）①0.032mol/(L▪min），0.25；②ae；③cd；④1.25mol/L；不变

（3）Ag2O＋2e－＋H2O＝2Ag＋2OH－；2；

【解析】

试题分析：（1）①a、2Al2O3（s）+2AlCl3（g）+6C（s）═6AlCl（g）+6CO（g）△H=a kJ•mol-1b、3AlCl（g）═2Al（l）+AlCl3（g）△H=b kJ•mol-1；依据盖斯定律a÷2+b得到：Al2O3（s）+3C（s）═2Al（l）+3CO（g）△H=0.5a+bKJ/mol；故答案为：0.5a+b；（2）①0～10min内， v（NO）= (1.00-0.68 )/10=0.032mol•L-1•min-1；C（s）+2NO（g）⇌N2（g）+CO2（g），平衡浓度c（N2）=0.25mol/L；c（CO2）=0.25mol/L；c（NO）=0.5mol/L；反应的平衡常数K= C(N2)C(CO2)/C2(NO)=(0.25×0.25)/0.52=0.25;故答案为：0.032mol•L-1•min-1，0.25；②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，C（s）+2NO（g）⇌N2（g）+CO2（g），依据图表数据分析，平衡状态物质浓度增大，依据平衡常数计算K= C(N2)C(CO)/C2(NO)=(0.3×0.3)/0.62=0.25,平衡常数随温度变化，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，C(N2)增大，二氧化碳和一氧化氮浓度增大，反应前后气体体积不变，所以可能是减小溶液体积后加入一定量一氧化氮； a．通入一定量的NO，新平衡状态下物质平衡浓度增大，故a正确； b．加入一定量的活性炭，碳是固体对平衡无影响，平衡不动，故b错误； c．加入合适的催化剂，催化剂只改变化学反应速率，不改变化学平衡，故C错误； d．适当缩小容器的体积，反应前后体积不变，平衡状态物质浓度增大，故d；故答案为：ad；③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3：1：1，平衡向逆反应方向移动，说明逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应，故选＜；故答案为：＜； ④T、 V不变， a、无论反应是否达到平衡状态，单位时间内生成2n mol NO（g）的同时消耗n mol CO2（g），故a错误； b、△H<0，所以反应体系的温度随着反应的移动而改变，当平衡时，反应体系的温度不变，故b正确； C、反应中有固体参加，反应前后气体的质量不等，所以当反应达到平衡时，混合气体的密度不再变化，故c正确； d、无论反应是否达到平衡状态，压强始终不变，故d错误．故答案为：bc；（3）正极上Ag2O得电子和水反应生成Ag和OH-，电极反应式为：Ag 2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-；根据反应中得失电子数相等计算，消耗27mg Al失去电子0.003mol，则需要OH-的物质的量=0.003mol，溶液中增加H+的量为0.003mol，则溶液C(H+)= 0.003/0.3=0.01 mol/L，PH=-lg0.01=2；故答案：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-；2；

考点：热化学知识、化学平衡知识、电化学知识等。