Question

【題目】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：

時間 物質	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】a+b0.032mol/(Lmin)0.25aecd1.25mol/L不變

【解析】(1)①a、2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)═6AlCl(g)+6CO(g)△H=a kJmol-1，b、3AlCl(g)═2Al(l)+AlCl3(g)△H=b kJmol-1，依據蓋斯定律a+b得到：Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)△H=(a+b)kJ/mol；故答案為：a+b；

(2)①0～10min內，NO的平均反應速率v(NO)==0.032molL-1min-1；C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，平衡濃度c(N2)=0.25mol/L；c(CO2)=0.25mol/L；c(NO)=0.5mol/L；反應的平衡常數K===0.25；故答案為：0.032molL-1min-1，0.25；

②30min后，根據圖表數據得改變條件后的平衡常數計算K===0.25，平衡常數保持不變，說明改變的條件一定不是溫度；依據數據分析，NO、N2、CO2的濃度均增大；a．通入一定量的NO，反應正向移動，NO、N2、CO2的濃度均增大，故a正確；b．通入一定量的N2，反應逆向移動，NO、N2的濃度增大，CO2的濃度減小，故b錯誤；c．因為平衡常數保持不變，說明改變的條件一定不是溫度，故c錯誤；d．加入合適的催化劑，催化劑只改變化學反應速率，NO、N2、CO2的濃度均不變，故d錯誤；e．適當縮小容器的體積，NO、N2、CO2的濃度均增大，故e正確；故答案為：ae；

③a、單位時間內生成2n mol NO(g)的同時消耗n mol CO2(g)，都是指逆反應方向，則不能判斷達到化學平衡狀態，故a錯誤；b．該反應前后氣體系數不變，所以反應體系的壓強一直不變，則反應體系的壓強不再發生改變，不能判斷達到化學平衡狀態，故b錯誤；c．反應中有固體參加，反應前后氣體的質量在變，而體積不變，所以混合氣體的密度一直在變，則當混合氣體的密度保持不變，能說明達到化學平衡狀態，故c正確；d．反應中有固體參加，反應前后氣體的質量在變，而反應前后氣體的物質的量不變，所以混合氣體的平均相對分子質量一直在變，則當合氣體的平均相對分子質量保持不變，能說明達到化學平衡狀態，故d正確；故答案為：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，相對于增大壓強，又反應前后的系數不變，所以平衡不移動，NO的轉化率不變，則反應達平衡時c(NO)=2.50mol/L×=1.25mol/L，故答案為：1.25mol/L；不變。