Question

4．碳、硼、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(shí)現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁，其相關(guān)的熱化學(xué)方程式如下：
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
反應(yīng)：Al₂O₃（s）+3C（s）═2Al（l）+3CO（g）的△H=0.5a+bkJ•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(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下：

時(shí)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）=0.032mol/（L•min），
T₁℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)=0.25．
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(hào)）AD
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）如圖表示在密閉容器中反應(yīng)2SO₂+O₂?2SO₃達(dá)到平衡時(shí)，由于條件改變而引起反應(yīng)速度和化學(xué)平衡的變化情況．
①ab過(guò)程中改變的條件可能是：升高溫度．
②bc過(guò)程中改變的條件可能是：降低產(chǎn)物SO₃濃度．
③若增大壓強(qiáng)時(shí)，反應(yīng)速率變化情況畫(huà)在c～d處．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到對(duì)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(jì)算v=$\frac{△c}{△t}$，計(jì)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?dú)�，二氧化碳濃度都增大，說(shuō)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(gè)物質(zhì)濃度增大；
（3）根據(jù)正逆反應(yīng)速率的變化結(jié)合溫度、壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響判斷，a時(shí)逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，且正逆反應(yīng)速率都增大，b時(shí)正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，注意逆反應(yīng)速率突然減小的特點(diǎn)．

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）=$\frac{（1-0.68）mol/L}{10min}$=0.032 mol/（L•min），
化學(xué)平衡三段式列式計(jì)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=$\frac{0.25mol/L×0.25mol/L}{（0.5mol/L）^{2}}$=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?dú)猓�二氧化碳濃度都增大�?br />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?dú)�、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(duì)平衡無(wú)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(dòng)，但個(gè)物質(zhì)濃度增大，符合要求，故D符合；
故答案為：AD；
（3）①a時(shí)逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，且正逆反應(yīng)速率都增大，說(shuō)明平衡應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱，應(yīng)為升高溫度的結(jié)果，故答案為：升高溫度；
②b時(shí)正反應(yīng)速率不變，逆反應(yīng)速率減小，在此基礎(chǔ)上逐漸減小，應(yīng)為減小生成物的原因，故答案為：降低產(chǎn)物SO₃濃度；
③若增大壓強(qiáng)時(shí)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則正逆反應(yīng)速率都增大，且正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，圖象應(yīng)為，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)和蓋斯定律的計(jì)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(jì)算應(yīng)用和衡標(biāo)志的分析判斷，題目難度中等．