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=akJmol﹣1
3AlCl（g）═2Al（l）+AlCl3（g）△H=bkJmol﹣1
反應Al2O3（s）+3C（s）═2Al（l）+3CO（g）的△H=kJmol﹣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 kJmol﹣1 ． 在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質的濃度如下：

	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，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的轉化率（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）鋁電池性能優越，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）．

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，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；
所以答案是：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；
所以答案是：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；
所以答案是：cd；④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，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，所以答案是：1.25mol/L；不變；（3）正極上氧化銀得電子和水反應生成銀和氫氧根離子，電極反應式為：Ag2O+2e﹣+H2O=2Ag+2OH﹣；根據反應中得失電子數相等計算，消耗27mg Al失去電子0.003mol，則需要氫氧根離子的物質的量=0.003mol，溶液中增加氫離子物質的量為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．
【考點精析】利用化學平衡的計算對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%．