Question

(14分)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：

0～10min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30min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”)。

Answer

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

【解析】

试题分析：（1）已知：①Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)═3AlCl(g)+3CO(g) △H=akJ•mol-1

②3AlCl(g)═2Al(l)+AlCl3(g) △H=bkJ•mol-1

根据盖斯定律，①+②可得：Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)，故△H=(a+b)kJ•mol-1；

（2）①0～10min内，NO的浓度变化量为(1-0.68)mol/L=0.32mol/L，则v(NO)==0.032 mol•L-1•min-1；20min处于平衡常数，平衡时NO浓度为0.5mol/L，N2、CO2的浓度均为0.25mol/L，T1℃时，该反应的平衡常数K==0.25；

②30min后，只改变某一条件，40minNO、N2、CO2的浓度均增大，均变为30min时的1.2倍，平衡不移动，应是适当缩小体积或适当加入一定量的NO，故选ae；

③a．单位时间内生成2nmol NO(g)的同时消耗nmol CO2(g)，均表示逆反应速率，反应始终按该比例关系进行，故a错误；d．反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) 气体的物质的量变化为0，容器内压强始终不变，无法判断是平衡状态，故b错误；c．随反应进行混合气体总质量增大，容器的容积不变，混合气体的密度增大，当混合气体密度不再发生改变，说明反应到达平衡，故c正确；d．混合气体的质量只有在平衡时才保持不变，而气体的总物质的量始终不变，此时平均相对分子质量保持不变，是平衡状态；故d正确；故选cd；

（4）若保持与上述反应前30min的反应条件不变，起始时NO的浓度为2.50mol/L，因反应前后物质的量变化为0，则NO的转化率不变，平衡时NO的浓度为0.50mol/L×2.5=1.25mol/L。

考点：考查化学平衡计算与影响因素、平衡状态判断、反应热计算等。