题目内容
【题目】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用途．
（1）真空碳热还原一氧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：
Al2O3（s）+AlC13（g）+3C（s）═3AlCl（g）+3CO（g）△H=a kJmol﹣1
3AlCl（g）═2Al（l）+AlC13（g）△H=b kJmol﹣1
用含a、b的代数式表示反应：Al2O3（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）的△H=_____kJmol﹣1．
（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 kJmol﹣1．在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下（时间单位为min,浓度单位为mol/L）：
| 0 | 10 | 20 | 30 |
NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 |
N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 |
CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 |
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“═”）
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2nmolNO（g）的同时消耗nmolCO2（g）
b．反应体系的压强不再发生改变
c．混合气体的密度保持不变
d．混合气体的平均相对分子质量保持不变
④若保持与上述反应前30min的反应条件不变，起始时NO的浓度为2.50mol/L，则反应平衡时c（NO）=_____mol/L．NO的转化率_____（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的．如图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图．电极b表面发生的电极反应式为_____．
【答案】 a+b 0.032 molL﹣1min﹣1 0.25 ＜ cd 1.25 不变 CO2+2H++2e﹣=HCOOH
【解析】试题分析：（1）①Al2O3（s）+AlC13（g）+3C（s）═3AlCl（g）+3CO（g）△H=a kJmol﹣1；②3AlCl（g）═2Al（l）+AlC13（g）△H=b kJmol﹣1，①+②得：Al2O3（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g），所以△H=（a+b） kJmol﹣1．
（2）某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
| 0 | 10 | 20 | 30 |
NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 |
N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 |
CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 |
①0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）=
0.032 molL﹣1min﹣1，由表中数据可知，T1℃时，C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）在20min达到平衡，该反应的平衡常数K=
0.25．
②由表中数据可知，T1℃NO、N2、CO2的平衡浓度之比为2:1:1，30mi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，说明升高温度该平衡向逆反应方向移动，所以该反应为放热反应， Q＜ 0。
③在恒容条件下，a．单位时间内生成2nmolNO（g）的同时消耗nmolCO2（g），不能说明正反应速率和逆反应速率相等，无法判断是否达到平衡；b．反应前后气体的分子数不变，反应体系的压强一直不发生改变，所以反应体系的压强不再发生改变不能说明反应达到平衡；c．正反应有固体变为气体，所以混合气体的密度会变大 ，当混合气体密度保持不变时达到平衡；d．混合气体的平均相对分子质量是个变量，当混合气体的平均相对分子质量保持不变时达到平衡。所以能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是cd．
④若保持与上述反应前30min的反应条件不变，起始时NO的浓度为2.50mol/L，
C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）
起始量（mol/L） 2.50 0 0
变化量（mol/L） 2x x x
平衡量（mol/L） 2.50-2x x x
K=
，解之得x=
，则反应达平衡时c（NO）=
mol/L．转化率问题，相当于在原平衡的基础上增大压强，因为反应前后气体分子数不变，平衡不移动，所以NO的转化率不变．
（3）由原理示意图可知，a电极上发生氧化反应，b电极上发生还原反应。总反应为2CO2+2H2O=2HCOOH+O2，由于使用的是质子交换膜（只允许H+通过），所以a极上发生2H2O-4e- =4H++O2，电极b表面发生的电极反应式为CO2+2H++2e﹣=HCOOH．
