Question

【題目】碳、氮和鋁的單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要用途．
（1）真空碳熱還原﹣氧化法可實(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：
Al2O3（s）+AlCl3（g）+3C（s）═3AlCl（g）+3CO（g）△H=akJmol﹣1
3AlCl（g）═2Al（l）+AlCl3（g）△H=bkJmol﹣1
反應(yīng)Al2O3（s）+3C（s）═2Al（l）+3CO（g）的△H=kJmol﹣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 kJmol﹣1 ． 在T1℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測得各物質(zhì)的濃度如下：

	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(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= ．
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)）．
a．通入一定量的NO b．通入一定量的N2 c．適當(dāng)升高反應(yīng)體系的溫度
d．加入合適的催化劑 e．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(xiàng)編號(hào)）．
a．單位時(shí)間內(nèi)生成2nmolNO（g）的同時(shí)消耗nmolCO2（g）
b．反應(yīng)體系的壓強(qiáng)不再發(fā)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(duì)分子質(zhì)量保持不變
④若保持與上述反應(yīng)前3Omin的反應(yīng)條件不變，起始時(shí)NO的濃度為2.50mol/L，則反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)c（NO）=mol/L．NO的轉(zhuǎn)化率（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）鋁電池性能優(yōu)越，Al﹣Ag2O電池可用作水下動(dòng)力電源，其原理如圖所示
請寫出該電池正極反應(yīng)式；常溫下，用該化學(xué)電源和惰性電極電解300mL硫酸銅溶液（過量），消耗27mgAl，則電解后溶液的pH=（不考慮溶液體積的變化）．

Answer 1

【答案】
（1）a+b
（2）0.032mol?L﹣1?min﹣1；0.25；ae；cd；1.25；不變
（3）Ag2O+2e﹣+H2O=2Ag+2OH﹣；2
【解析】解：（1）①a、2Al2O3（s）+2AlCl3（g）+6C（s）═6AlCl（g）+6CO（g）△H=a kJmol﹣1b、3AlCl（g）═2Al（l）+AlCl3（g）△H=b kJmol﹣1
依據(jù)蓋斯定律a+b得到：Al2O3（s）+3C（s）═2Al（l）+3CO（g）△H=（a+b）kJ/mol；
所以答案是：a+b；（2）①0～10min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)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(yīng)的平衡常數(shù)K= = =0.25；
所以答案是：0.032molL﹣1min﹣1 ， 0.25；②30min后，根據(jù)圖表數(shù)據(jù)得改變條件后的平衡常數(shù)計(jì)算K= = =0.25，平衡常數(shù)保持不變，說明改變的條件一定不是溫度；依據(jù)數(shù)據(jù)分析，NO、N2、CO2的濃度均增大；
a．通入一定量的NO，反應(yīng)正向移動(dòng)，NO、N2、CO2的濃度均增大，故a正確；
b．通入一定量的N2 ， 反應(yīng)逆向移動(dòng)，NO、N2的濃度增大，CO2的濃度減小，故b錯(cuò)誤；
c．因?yàn)槠胶獬��?shù)保持不變，說明改變的條件一定不是溫度，故c錯(cuò)誤；
d．加入合適的催化劑，催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率，NO、N2、CO2的濃度均不變，故d錯(cuò)誤；
e．適當(dāng)縮小容器的體積，NO、N2、CO2的濃度均增大，故e正確；
所以答案是：ae；③a、單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol NO（g）的同時(shí)消耗n mol CO2（g），都是指逆反應(yīng)方向，則不能判斷達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；
b．該反應(yīng)前后氣體系數(shù)不變，所以反應(yīng)體系的壓強(qiáng)一直不變，則反應(yīng)體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生改變，不能判斷達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c．反應(yīng)中有固體參加，反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量在變，而體積不變，所以混合氣體的密度一直在變，則當(dāng)混合氣體的密度保持不變，能說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故c正確；
d．反應(yīng)中有固體參加，反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量在變，而反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，所以混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量一直在變，則當(dāng)合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變，能說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故d正確；
所以答案是：cd；④若保持與上述反應(yīng)前3Omin的反應(yīng)條件不變，起始時(shí)NO的濃度為2.50mol/L，相對(duì)于增大壓強(qiáng)，又反應(yīng)前后的系數(shù)不變，所以平衡不移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率不變，則反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)c（NO）=2.50mol/L× =1.25mol/L，所以答案是：1.25mol/L；不變；（3）正極上氧化銀得電子和水反應(yīng)生成銀和氫氧根離子，電極反應(yīng)式為：Ag2O+2e﹣+H2O=2Ag+2OH﹣；根據(jù)反應(yīng)中得失電子數(shù)相等計(jì)算，消耗27mg Al失去電子0.003mol，則需要?dú)溲醺�離子的物質(zhì)的量=0.003mol，溶液中增加氫離子物質(zhì)的量為0.003mol，則溶液中氫離子的濃度= =0.01mol/L，pH=﹣lg0.01mol/L=2．
所以答案是：Ag2O+2e﹣+H2O=2Ag+2OH﹣；2．
【考點(diǎn)精析】利用化學(xué)平衡的計(jì)算對(duì)題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%．