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：

时间 物质	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

a+b0.032mol/(L▪min)0.25aecd1.25mol/L不变

【解析】(1)①a、2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)═6AlCl(g)+6CO(g)△H=a kJ•mol-1，b、3AlCl(g)═2Al(l)+AlCl3(g)△H=b kJ•mol-1，依据盖斯定律a+b得到：Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)△H=(a+b)kJ/mol；故答案为：a+b；

(2)①0～10min内，NO的平均反应速率v(NO)==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===0.25；故答案为：0.032mol•L-1•min-1，0.25；

②30min后，根据图表数据得改变条件后的平衡常数计算K===0.25，平衡常数保持不变，说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，NO、N2、CO2的浓度均增大；a．通入一定量的NO，反应正向移动，NO、N2、CO2的浓度均增大，故a正确；b．通入一定量的N2，反应逆向移动，NO、N2的浓度增大，CO2的浓度减小，故b错误；c．因为平衡常数保持不变，说明改变的条件一定不是温度，故c错误；d．加入合适的催化剂，催化剂只改变化学反应速率，NO、N2、CO2的浓度均不变，故d错误；e．适当缩小容器的体积，NO、N2、CO2的浓度均增大，故e正确；故答案为：ae；

③a、单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g)，都是指逆反应方向，则不能判断达到化学平衡状态，故a错误；b．该反应前后气体系数不变，所以反应体系的压强一直不变，则反应体系的压强不再发生改变，不能判断达到化学平衡状态，故b错误；c．反应中有固体参加，反应前后气体的质量在变，而体积不变，所以混合气体的密度一直在变，则当混合气体的密度保持不变，能说明达到化学平衡状态，故c正确；d．反应中有固体参加，反应前后气体的质量在变，而反应前后气体的物质的量不变，所以混合气体的平均相对分子质量一直在变，则当合气体的平均相对分子质量保持不变，能说明达到化学平衡状态，故d正确；故答案为：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，相对于增大压强，又反应前后的系数不变，所以平衡不移动，NO的转化率不变，则反应达平衡时c(NO)=2.50mol/L×=1.25mol/L，故答案为：1.25mol/L；不变。

点睛：当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化。解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态。