题目内容

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:
①2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s) = 6AlCl(g)+6CO(g)    ΔH=a kJ·mol-1
②3AlCl(g) = 2Al(l)+AlCl3(g)  ΔH=b kJ·mol-1
反应:Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的ΔH =     kJ·mol-1 (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) ΔH ="Q" kJ·mol-1。在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:

           时间/min
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
 
①0~10 min内,NO的平均反应速率v(NO)=              ,T1℃时,该反应的平衡常数=                    
②30 min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2 n 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

(1)0.5a+b;(2)①0.032mol/( L·min) ;  0.25;②A  D;③B  C

解析试题分析:(1)①÷2+②。整理得Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的ΔH =(0.5a+b)kJ/mol  (2)①0~10 min内,NO的平均反应速率v(NO)=ΔC/Δt=(1.00-0.68)mol/L÷10min=0.032mol/( L·min).T1℃时,当反应达到平衡时,化学平衡常数.②30 min后改变了一个条件,使化学平衡发生移动,当达到新的平衡后,各种物质的浓度都增大,由于,所以温度不变。A.通入一定量的NO 。会使反应物的浓度增大,化学平衡正向移动,由于该反应是反应前后气体体积相等的反应,所以反应物的转化率不变。最终达到平衡时各物质浓度增加的浓度比例相等。正确。B.加入一定量的活性炭,活性炭是固体,改变用量对平衡无影响。错误。C.加入合适的催化剂,只能加快反应速率,缩短达到平衡所需要的水解,化学平衡不发生移动。错误。D.适当缩小容器的体积。因为该反应是反应前后气体体积相等的反应,所以缩小容器的容积,平衡不会发生移动,单位体积内各种物质的浓度都增大。即反应物、生成物的浓度都增大。增大的比例不变。正确。③在恒容条件下,A.无论反应是否达到平衡,在任何时刻都存在单位时间内生成2 n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g),所以不能作为判断反应是否达到平衡的标志。错误。B.该反应体系伴随着热效应,如果反应未达到平衡,则体系的温度必然发生变化,若不再发生改变,则必然已经达到平衡状态。正确。C,如果反应未达到平衡状态,就会有固体C的消耗或生成,气体的密度就会增大或减小。因此气体的密度不变,则反应达到了平衡状态。正确。D 由于该反应是个反应前后气体体积相等的反应,所以在容积固定的密闭容器中,在任何时刻都存在着反应体系的压强不变。因此反应体系的压强不变不能作为判断平衡是否达到的标志。错误。
考点:考查反应热、化学反应速率、化学平衡常数的计算及平衡状态的判断和影响因素的知识。

练习册系列答案
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研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
(1)将CO2与焦炭作用生成CO,CO可用于炼铁等。
①已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH1=+489.0 kJ·mol1
C(石墨)+CO2(g)=2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ·mol1
则CO还原Fe2O3的热化学方程式为___________________________
②利用燃烧反应可设计成CO/O2燃料电池(以KOH溶液为电解液),写出该电池的负极反应式___________________________________________
(2)某实验将CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种不同条件下反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH=-49.0 kJ·mol1

测得CH3OH的物质的量随时间变化如上图所示,回答问题:
①下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是________。

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②曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K________K(填“大于”“等于”或“小于”)。
③一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式投入反应物,一段时间后达到平衡。
容器


反应物投入量
1 mol CO2、3 mol H2
a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g)
 
若甲中平衡后气体的压强为开始时的,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持反应逆向进行,则c的取值范围为________。
(3)用0.10 mol·L1盐酸分别滴定20.00 mL 0.10 mol·L1的NaOH溶液和20.00 mL 0.10 mol·L1氨水所得的滴定曲线如下:

请指出盐酸滴定氨水的曲线为________(填“A”或“B”),请写出曲线a点所对应的溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序________。

对大气污染物SO2、NOx进行研究具有重要环保意义。请回答下列问题:
(1)为减少SO2的排放,常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料。
已知:H2(g)+O2(g)=H2 O(g)  △H=-241.8kJ·mol-1
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(3)汽车尾气中NO和CO的转化。当催化剂质量一定时,增大催化剂固体的表面积可提高化学反应速率。右图表示在其他条件不变时,反应2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) 中,NO的浓度
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①该反应的△H       0 (填“>”或“<”)。
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工业制硫酸时,利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤。
(1)某温度下,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H="-197" kj/mol。开始时在10 L的密闭容器中加入4.0 mol SO2(g)和10.0 mol O2(g),当反应达到平衡时共放出197kJ的热量,该温度下的平衡常数K=   ,升高温度K将   (填“增大、减小或不变”)。
(2)一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO2和1mol O2,发生下列反应:
2SO2(g)+O2(g)       2SO3(g),达到平衡后,改变下述条件,SO2、O2、SO3的平衡浓度都比原来增大的是   (填字母)。
A.恒温恒容,充入2mol SO3    B.恒温恒容,充入2mol N2
C.恒温恒压,充入1 mol SO3   D.升高温度
(3)在一密闭容器中进行下列反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),化学兴趣小组的同学探究了其他条件不变时,改变某一条件时对上述反应的影响,并根据实验数据作出了下列关系图。下列判断中正确的是   (填字母)。

A.图Ⅰ研究的是不同催化剂对反应的影响,且乙使用的催化剂效率较高
B.图Ⅱ研究的是压强对反应的影响,且甲的压强较高
C.图Ⅱ研究的是温度对反应的影响,且乙的温度较低
D.图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响,且甲使用的催化剂效率较高
(4)某实验小组设想如下图所示装置用电化学原理生产硫酸,写出通入SO2的电极的电极反应式:   

(5)焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa时:
SO2(g)+O2(g)2SO3(g)   △H1="-197" kJ/mol;
H2O(g)=H2O(1)   △H2="-44" kJ/mol:
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(1)  H3="-545" kJ/mol。
写出SO3(g)与H2O(1)反应的热化学方程式是   
(6)由硫酸可制得硫酸盐.在一定温度下,向K2SO4溶液中滴加Na2CO3溶液和BaCl2溶液,当两种沉淀共存时,SO42-和CO32-的浓度之比   。[已知该温度时,Ksp(BaSO4)=1.3x10-10,KsP(BaCO3)=5.2x10-9]。

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