Question

碳、氮和鋁的單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要的作用．
（1）真空碳熱還原-氯化法可實現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁，其相關(guān)的熱化學(xué)方程式如下：
2Al₂O₃（s）+2AlCl₃（g）+6C（s）=6AlCl（g）+6CO（g）△H=a kJ?mol^-1
3AlCl（g）=2Al（l）+AlCl₃（g）△H=b kJ?mol^-1
反應(yīng)：Al₂O₃（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）的△H=

 

kJ?mol^-1（用含a、b的代數(shù)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(fā)生反應(yīng)C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H=Q kJ?mol^-1．在T₁℃時，反應(yīng)進(jìn)行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下：

時間/min 濃度/mol/L	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(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率v（NO）=

 

，T₁℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)=

 

．
②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是

 

（填字母編號）．
a．通入一定量的NO             b．加入一定量的活性炭
c．加入合適的催化劑            d．適當(dāng)縮小容器的體積
③在恒容條件下，能判斷該反應(yīng)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是

 

（填選項編號）．
a．單位時間內(nèi)生成2n mol NO（g）的同時消耗n mol CO₂（g）
b．反應(yīng)體系的溫度不再發(fā)生改變        
c．混合氣體的密度不再發(fā)生改變
d 反應(yīng)體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生改變．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到對應(yīng)反應(yīng)的焓變；
（2）①分析圖表數(shù)據(jù)結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率概念計算v=

△c

△t

，計算平衡濃度結(jié)合平衡常數(shù)概念是生成物濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物的冪次方乘積得到；
②反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng)，圖表數(shù)據(jù)分析可知一氧化氮，氮氣，二氧化碳濃度都增大，說明改變的條件是縮小體積增大濃度，或加入一氧化氮達(dá)到新平衡后個物質(zhì)濃度增大；
③恒容絕熱條件下，反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志依據(jù)“變量不變”方向判斷，正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變；

解答： 解：（1）①2Al₂O₃（s）+2AlCl₃（g）+6C（s）=6AlCl（g）+6CO（g）；△H=a kJ?mol^-1
②3AlCl（g）=2Al（l）+AlCl₃（g）；△H=b kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律①×3+②×6得到：6Al₂O₃（s）+18C（s）=12Al（l）+18CO（g）△H=（3a+6b）KJ/mol，即Al₂O₃（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）△H=（0.5a+b）KJ/mol，
故答案為：0.5a+b；
（2）①分析圖表數(shù)據(jù)，0～10min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率v（NO）=

(1-0.68)mol/L

10min

=0.032 mol/（L?min），
化學(xué)平衡三段式列式計算平衡濃度：
               C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）；
起始量（mol/L）        1        0        0
變化量（mol/L）       0.5       0.25      0.25
平衡量（mol/L）       0.5       0.25     0.25
K=

0.25mol/L×0.25mol/L

(0.5mol/L)2

=0.25，
故答案為：0.032 mol/（L?min），0.25；
②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，圖表數(shù)據(jù)分析可知一氧化氮，氮氣，二氧化碳濃度都增大；
a．通入一定量的NO，反應(yīng)正向進(jìn)行，達(dá)到平衡后一氧化氮、氮氣、二氧化碳濃度增大，故a符合；
b．加入一定量的活性炭是固體，對平衡無影響，故b不符合；
c．加入合適的催化劑，只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能改變平衡，濃度不變，故c不符合；
d．適當(dāng)縮小容器的體積，反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng)，平衡不動，但個物質(zhì)濃度增大，符合要求，故d符合；
故答案為：a d；
③在恒容絕熱條件下，能判斷該反應(yīng)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是正逆反應(yīng)速率相同，個組分含量不變，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）；
a．單位時間內(nèi)生成2nmol NO（g）的同時消耗nmol CO₂（g），說明反應(yīng)逆向進(jìn)行，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a不符合；
b．恒容絕熱條件下，反應(yīng)體系的溫度不再發(fā)生改變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正逆反應(yīng)速率相同，熱量不變，故b符合；
c．碳是固體．當(dāng)平衡發(fā)生移動，氣體質(zhì)量會發(fā)生變化，容器體積不變，所以混合氣體的密度不再發(fā)生改變可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c符合；
故答案為：b、c．

點評：本題考查了熱化學(xué)方程式書寫和蓋斯定律的計算應(yīng)用，側(cè)重于化學(xué)平衡常數(shù)和反應(yīng)速率概念計算應(yīng)用和衡標(biāo)志的分析判斷，題目難度中等．