题目内容
【题目】碳元素与人们的日常生活、生活和科学研究密不可分。请回答下列问题。
（1）Al2O3真空碳热还原一氯化法是一种新的炼铝工艺,该法流程短,设备简单,符合目前国家提倡节能减排、改造升级的大环境。
其中冶炼过程中发生的反应有：
(ⅰ)2Al2O3(s)+9C(s)=Al4C3(s)+6CO(g) △H1;
(ⅱ)Al2O3(s)+Al4C3(s)+3AlCl3(g)=9AlCl(g)+3CO(g) △H2;
(ⅲ)3AlCl(g)=AlCl3(g)+2Al(l) △H3;
则Al2O3(s)+3C(s)= 2Al(l)+ 3CO(g) △H4=___________________(用含△H1、△H2、△H3的代数式表示)。
（2）利用活性炭的还原性可处理机动车的尾气(氮氧化物),发生如下反应C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g) △H＞0，一定条件下,密闭容器中的有关物质的浓度与时间的变化如下表所示：
时间/mim 浓度/(mol/L) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 2.0 | 1.16 | 0.40 | 0.40 | 0.6 | 0.6 |
N2 | 0 | 0.42 | a | b | 1.2 | 1.2 |
CO2 | 0 | 0.42 | a | b | 1.2 | 1.2 |
①0~20min内的平均反应速率v(CO2)=_______mol·L-1·min-1；第一次达到平衡的平衡常数K=__________。
②30min时只改变某一条件，则改变的条件可能是______________ (填字母编号)。
a．升高温度 b．降低温度 c．再通入一定量的NO
d．缩小容器的体积 e．加入合适的催化剂 f．增大容器休积
（3）炼钢炉中发生复杂的化学反应,其中包括反应：C(s)+CO2(g)2CO(g)△H>0。将1molCO2与足量的碳充入到一个恒压密闭容器中，总压强为P总。达到平衡时,容器内气体体积分数与温度的关系如下图：
CO2体积分数为86%时,CO2的转化率为______________%(结果保留一位小数,下同)。
【答案】
△H1+△H2+△H30.04mol·L-1·min-14cd7.5%
【解析】
（1）已知(ⅰ)2Al2O3(s)+9C(s)=Al4C3(s)+6CO(g) △H1；(ⅱ)Al2O3(s)+Al4C3(s)+3AlCl3(g)=9AlCl(g)+3CO(g) △H2；(ⅲ)3AlCl(g)=AlCl3(g)+2Al(l) △H3；由盖斯定律可得目标热化学方程式可由(ⅰ)+(ⅱ)+ (ⅲ)转化而得到Al2O3(s)+3C(s)= 2Al(l)+ 3CO(g)，则△H4=△H1+△H2+△H3；
（2）①0~20min内NO的浓度变化2.0mol/L-0.4mol/L=1.6mol/L，则CO2的浓度增加为
，其平均反应速率v(CO2)=
=0.04mol·L-1·min-1；由反应方程式可得该反应的平衡常数K=
=
=4；
②30min时改变某一条件，在第二次达到平衡后平衡常数K=
=4，和第一次平衡时相同，则改变的条件不可能是温度，且在新平衡下，各物质的浓度都变为原来的1.5倍，则改变的条件只能在其他条件不变时将体积压缩到原来的
或在其他条件不变时又充入一定量的NO（为原起始NO物质的量的0.5倍），故答案选cd；
（3）设CO2的转化率为，则剩余CO2为(1-x)mol，生成CO为2xmol，CO2的体积分数=
，解得x
0.075=7.5%。
