碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。(1)真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:2Al2O3(s)+2A

碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。(1)真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:2Al2O3(s)+2A

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碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。
(1)真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:
2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g)   △H=a kJ·mol1
3AlCl(g) =2Al(l)+AlCl3(g)                    △H=b kJ·mol1
反应Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的△H=      kJ·mol1(用含a、b的代数式表示);
(2)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)  △H="Q" kJ·mol1在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
          时间(mol/L)
浓度(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内,NO的平均反应速率v(NO)=       ,T1℃时,该反应的平衡常数K=      
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是      (填字母编号)。
a.通入一定量的NO            b.加入一定量的活性炭
c.加入合适的催化剂           d.适当缩小容器的体积   
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,则Q        0(填“>”或“<”)。
④在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是     (填选项编号)。
a.单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g) 
b.反应体系的温度不再发生改变
c.混合气体的密度不再发生改变                
d.反应体系的压强不再发生改变
(3)铝电池性能优越,Al—Ag2O电池可用作水下动力电源,其原理如下图所示:
           
请写出该电池正极反应式          ;常温下,用该化学电源和惰性电极电解300ml硫酸铜溶液(过量),消耗27mg Al,则电解后溶液的pH=     (不考虑溶液体积的变化)。
答案
(1)0.5a+b
(2)①0.032mol·L1·min1   0.25;  ② ad   ③<  ④bc
(3)Ag2O+2e+H2O=2Ag+2OH;2
解析
(1)根据反应①2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g) △H=a kJ·mol1、②3AlCl(g) =2Al(l)+AlCl3(g) △H=b kJ·mol1并依据盖斯定律可知,①÷2+②即得到反应 Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g),所以该反应的△H=(0.5a+b)kJ/mol。
(2)①根据表中数据可知0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=(1.0mol/L-0.68mol/)10min=0.032mol•L-1•min-1;根据表中数据可知,反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)的平衡浓度c(N2)=0.25mol/L;c(CO2)=0.25mol/L;c(NO)=0.5mol/L,所以该反应的平衡常数K=c(N2)c(CO2)/c2(NO)=0.25×0.25/0.52=0.25。
②30min后,只改变某一条件,反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)重新达到平衡。依据图表数据分析,平衡状态物质浓度增大,依据平衡常数计算K=c(N2)c(CO2)/c2(NO)=0.3×0.3/0.62=0.25。由于平衡常数随温度变化,平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度;
a.通入一定量的NO,新平衡状态下物质平衡浓度增大,正确;
b.加入一定量的活性炭,碳是固体对平衡无影响,平衡不动,故错误;
c.加入合适的催化剂,催化剂只改变化学反应速率,不改变化学平衡,c错误;
d.适当缩小容器的体积,反应前后体积不变,平衡状态物质浓度增大,故正确;
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此逆反应是吸热反应,则正反应是放热反应,故Q<0。
④在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。恒容条件下,体积不变。
a、无论反应是否达到平衡状态,单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g),故a错误;
b、该反应是放热反应,所以反应体系的温度随着反应的移动而改变,当平衡时,反应体系的温度不变,故b正确;
C、密度是混合气的质量和容器容积的比值,反应中有固体参加,反应前后气体的质量不等,所以当反应达到平衡时,混合气体的密度不再变化,故c正确;
d、反应前后体积不变,所以无论反应是否达到平衡状态,压强始终不变,故d错误。
(3)原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。所以根据装置图可知,负极是铝,失去电子。正极上氧化银得电子和水反应生成银和氢氧根离子,电极反应式为Ag2O+2e+H2O=2Ag+2OH;根据反应中得失电子数相等计算,消耗27mg Al失去电子是0.027g/27g/mol×3=0.003mol。所以根据反应式2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑可知,反应中生成氢离子的物质的量=0.003mol,所以溶液中C(H+)=0.003mol÷0.3L=0.01mol/L,所以pH=-lg0.01=2。
举一反三
在一定条件下,反应N2+3H22NH3,在2L密闭容器中进行,5min内氨的质量增加了1.7g,则反应速率为
A.v(H2)=0.03mol/(L·min)B.v(N2)="0.005mol/(L·min)"
C.v(NH3)=0.17mol/(L·min)D.v(NH3)=0.02mol/(L·min)

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下列各组金属与酸的反应,反应刚开始时,放出H2的速率最大的是(    )
 
金属(粉末状)/mol
酸的浓度及体积
反应温度
A
Mg
0.1
3mol·L-1盐酸
10mL
25℃
B
Fe
0.1
3mol·L-1盐酸
10mL
25℃
C
Mg
0.1
3mol·L-1硫酸
10mL
25℃
D
Mg
0.1
6mol·L-1硝酸
10mL
60℃

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一定条件下,体积为10L的密闭容器中,1molX和1molY进行反应: 2X(g)+Y(g) Z(g),经60s达到平衡,生成0.3molZ。下列说法正确的是(    )
A.反应进行60s时,X、Y、Z的浓度相等
B.反应进行80s时,逆反应速率大于正反应速率
C.以X浓度变化表示的反应速率为0.06mol/(L•min)
D.反应进行80s时,Y物质的量浓度为0.03mol/L

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在一定温度下,将一定量的气体通入体积为2L的密闭容器中,使其发生反应,,有关物质X、Y、Z的物质的量的变化如图所示。则下列有关推断正确的是(    )
A.该反应的化学方程式为: 3Z = 3X+2Y
B.t0时,X、Y、Z的质量不再改变
C.t0时,Z的浓度为1.2 mol/L
D.t0时,反应停止,反应速率为0

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(10分)固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体.工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)+49kJ。某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如图实线所示。a,b,c,d括号内数据表示坐标.
(1)0~a,a~b,b~c,c~d四段中,平均反应速率最大的时间段是___________ ,该时间段内H2的平均反应速率是_____________。
(2)平衡时CO2的转化率是多少?反应前后容器内的压强比时多少?(请按计算题格式在答题卡上作答)
L)
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