【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現(xiàn)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(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(zhì)的濃度如下:

①0~10min內(nèi),NO的平均反應速率v(NO)= ,T1℃時,該反應的平衡常數(shù)K= 。

②30min后,只改變某一條件,反應重新達到平衡,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.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(tài)的依據(jù)是 (填選項編號)。

A.單位時間內(nèi)生成2nmolNO(g)的同時消耗nmolCO2(g)

b.反應體系的壓強不再發(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分子質(zhì)量保持不變

若保持與上述反應前3Omin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(zhuǎn)化率_________(填增大、減小不變)。

(3)鋁電池性能優(yōu)越,,Al-Ag2O電池可用作水下動力電源,其原理如圖所示

請寫出該電池正極反應式___________;常溫下,用該化學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)。

【答案】(10.5a+b;

20.032mol/(Lmin),0.25;ae;cd1.25mol/L;不變

3Ag2O2eH2O2Ag2OH;2;

【解析】

試題分析:(1)a、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÷2+b得到:Al2O3(s)+3C(s)2Al(l)+3CO(g)H=0.5a+bKJ/mol;故答案為:0.5a+b;(2)0~10min內(nèi), v(NO)= (1.00-0.68 )/10=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(shù)K= C(N2)C(CO2)/C2(NO)=(0.25×0.25)/0.52=0.25;故答案為:0.032molL-1min-1,0.25;30min后,只改變某一條件,反應重新達到平衡,C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g),依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析,平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大,依據(jù)平衡常數(shù)計算K= C(N2)C(CO)/C2(NO)=(0.3×0.3)/0.62=0.25,平衡常數(shù)隨溫度變化,平衡常數(shù)不變說明改變的條件一定不是溫度;依據(jù)數(shù)據(jù)分析,C(N2)增大,二氧化碳和一氧化氮濃度增大,反應前后氣體體積不變,所以可能是減小溶液體積后加入一定量一氧化氮; a.通入一定量的NO,新平衡狀態(tài)下物質(zhì)平衡濃度增大,故a正確; b.加入一定量的活性炭,碳是固體對平衡無影響,平衡不動,故b錯誤; c.加入合適的催化劑,催化劑只改變化學反應速率,不改變化學平衡,故C錯誤; d.適當縮小容器的體積,反應前后體積不變,平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大,故d;故答案為:ad;若30min后升高溫度至T2,達到平衡時,容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3:1:1,平衡向逆反應方向移動,說明逆反應是吸熱反應,則正反應是放熱反應,故選<;故答案為:<; T、 V不變, a、無論反應是否達到平衡狀態(tài),單位時間內(nèi)生成2n mol NO(g)的同時消耗n mol CO2(g),故a錯誤; b、H<0,所以反應體系的溫度隨著反應的移動而改變,當平衡時,反應體系的溫度不變,故b正確; C、反應中有固體參加,反應前后氣體的質(zhì)量不等,所以當反應達到平衡時,混合氣體的密度不再變化,故c正確; d、無論反應是否達到平衡狀態(tài),壓強始終不變,故d錯誤.故答案為:bc;(3)正極上Ag2O得電子和水反應生成Ag和OH-,電極反應式為:Ag 2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-;根據(jù)反應中得失電子數(shù)相等計算,消耗27mg Al失去電子0.003mol,則需要OH-的物質(zhì)的量=0.003mol,溶液中增加H+的量為0.003mol,則溶液C(H+)= 0.003/0.3=0.01 mol/L,PH=-lg0.01=2;故答案:Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-;2;

練習冊系列答案
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4己知離子反應RO33-+6I-+6H+=R-+3I2+3H2O,試根據(jù)離子方程式必須質(zhì)量守恒電荷守恒等判斷n=___________,R在中RO33-的化合價_____________。

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