题目内容

5．氮化铝（AIN）是一种人工合成的非氧化物陶瓷材料，可在温度高于1500℃时，通过碳热还原法制得．实验研究认为，该碳热还原反应分两步进行：①Al203在
碳的还原作用下生成铝的气态低价氧化物X（X中Al与O的质量比为6.75：2）；②在碳存在下，X与N2反应生成AIN．请回答：
（1）X的化学式为Al2O
（2）碳热还原制备氮化铝的总反应化学方程式为：
AlO（2s）+3C（s）+N2（g）?2AlN（s）+3CO（g）
①在温度、容积恒定的反应体系中，CO浓度随时间的变化关系如图曲线甲所示．下列说法不正确的是CD
A．从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均速率
B．c点切线的斜率表示该化学反应在t时刻的瞬时速率
C．在不同时刻都存在关系：V（N2）=3v（CO）
D．维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，曲线甲将转变为曲线乙
②该反应在高温下自发进行，则随着温度升高，反应物Al203的平衡转化率将增大（填“增大”、“不变”或“减小”），理由是
③一定温度下，在压强为p的反应体系中，平衡时N2的转化率为a，CO的物质的量浓度为c；若温度不变，反应体系的压强减小为0.5p，则N2的平衡转化率将＞a（填“＜”、“一”或“＞”），平衡时CO的物质的量浓度B．
A．小于0.5c    B．大于0.5c，小于c  C．等于c    D．大于c
（3）在氮化铝中加入氢氧化钠溶液，加热，吸收产生的氨气，进一步通过酸碱滴定法可以测定氮化铝产品中氮的含量．写出上述过程中氮化铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑．

分析 （1）依据X中Al与O的质量比为6.75：2计算物质的量之比得到化学式；
（2）①A、图象中可以得到单位时间内的浓度变化，反应速率是单位时间内物质的浓度变化；
B、c点处的切线的斜率是此时刻物质浓度除以此时刻时间为瞬时速率；
C、化学反应速率之比等于化学方程式计量数之比分析；
D、维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，平衡逆向进行，达到新的平衡状态；
②若温度不变，反应体系的压强减小为0.5p，平衡向气体体积增大的方向进行，平衡正向进行；
③该反应只有在高温下才能自发进行，结合反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0分析；
（3）根据题目信息：AlN溶于强碱溶液时会生成NH3来书写方程式．

解答 解：（1）X中Al与O的质量比为6.75：2计算物质的量之比=$\frac{6.75}{27}$：$\frac{2}{16}$=0.25：0.125=2：1，化学式为：Al2O，
故答案为：Al2O；
（2）①A、图象中可以得到单位时间内的浓度变化，反应速率是单位时间内物质的浓度变化计算得到，从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均速率，故A正确；
B、c点处的切线的斜率是此时刻物质浓度除以此时刻时间，为一氧化碳的瞬时速率，故B正确；
C、化学反应速率之比等于化学方程式计量数之比分析，3v（N2）=v（CO），故C错误；
D、维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，平衡逆向进行，达到新的平衡状态，平衡状态与原来的平衡状态不同，故D错误；
故答案为：CD；
②Al2O3（s）+3C（s）+N2（g）?2AlN（s）+3CO（g），反应的熵变大于0，该反应只有在高温下才能自发进行，则△H＞0，温度升高平衡正向进行，反应物Al2O3的平衡转化率将增大，
故答案为：增大；该反应在高温下自发，且△S＞0，所在△H＞0，即正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正方向移动；
③若温度不变，反应体系的压强减小为0.5p，平衡向气体体积增大的方向进行，平衡正向进行，N2的平衡转化率增大，平衡时CO的物质的量浓度增大，CO的物质的量浓度大于0.5c，小于c，故选B，
故答案为：＞；B；
（3）根据题目信息：AlN溶于强碱溶液时会生成NH3，化学方程式为：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，
故答案为：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑．

点评 本题考查了化学平衡影响因素分析判断，化学方程式书写方法，主要是图象分析应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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8．现有下列物质：
a．石墨        b．CO2       c．CaO      d．H2SO4      e．稀盐酸     f．Ba（OH）2
g．固体纯碱    h．稀豆浆    i．Fe（OH）3   j．NaCl溶液   k．H2O
（1）上述各物质按物质的分类方法填写表格的空白处（填物质编号）：
所属类别混合物碱溶液胶体电解质
物质编号①②③④⑤
（2）在上述d、e、g、j四种物质中，能导电的有e、j（填编号，可多选）
（3）胃液中含有盐酸，胃酸过多的人常有胃疼烧心的感觉，易吐酸水，服用适量的小苏打，能治疗胃酸过多，请写出其反应的离子方程式：HCO3-+H+═H2O+CO2↑；如果病人同时患胃溃疡，不能服用小苏打，原因是：小苏打与胃酸作用产生大量CO2，会刺激溃疡面，易引起胃穿孔；此时最好用含氢氧化铝的胃药（如斯达舒）离子方程式：Al（OH）3+3H+═Al3++3H2O．
9．向含有下列离子的溶液中分别加入烧碱固体（溶液体积变化可忽略），不会引起下列离子浓度减小的是（　　）
A．HCO3-B．Cl-C．NH4+D．Cu2+
6．金属铝和金属钠一起放入足量水中，充分反应后，无固体剩余，写出反应发生的离子方程式2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑、2H2O+2OH-+2Al=2Al02-+3H2↑．
13．Fe2O3+2Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Fe所属基本反应类型是置换反应．在该反应中Al元素的化合价升高，该元素的原子失电子，氧化剂是Fe2O3（填化学式）．
10．（1）1g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需吸收10.94kJ热量，此反应的热化学方程式为C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H=+131.28kJ•mol-1．
（2）以H2为燃料可制成氢氧燃料电池．已知：2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-572kJ•mol-1，某氢氧燃料电池释放228.8kJ电能时，生成1mol液态水，该电池的能量转化率为80%．
17．（1）已知：H2（g）+O2（g）═H2O（l）△H=-285.8kJ•mol-1
H2（g）═H2（l）△H=-0.92kJ•mol-1
O2（g）═O2（l）△H=-6.84kJ•mol-1
H2O（l）═H2O（g）△H=+44.0kJ•mol-1
请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式：H2（l）+$\frac{1}{2}$O2（l）═H2O（g）△H=-237.46kJ/mol
（2）已知2H2O（g）═2H2（g）+O2（g）；△H=+483.6kJ•mol-1
N2（g）+2O2（g）═2NO2（g）；△H=+67.8kJ•mol-1
3H2（g）+N2（g）═2NH3（g）；△H=-92.0kJ•mol-1
则1mol NH3（g）燃烧生成NO2（g）和H2O（g）的反应热△H=-282.8kJ/mol
（3）已知降低温度，可将NO2（g）转化为N2O4（l）．
①已知：2NO2（g）?N2O4（g）△H1 2NO2（g）?N2O4（l）△H2
如图中能量变化示意图中，正确的是（选填字母）A

（4）反应m A+n B?p C在某温度下达到平衡．
①若A、B、C都是气体，减压后正反应速率小于逆反应速率，则m+n＞p（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若C为气体，且m+n=p，在加压时化学平衡发生移动，则平衡必定向逆向方向移动．
③如果在体系中增加或减少B的量，平衡均不发生移动，则B肯定不能为气 态．
14．燃煤能排放大量的CO、CO2、SO2，PM2.5（可入肺颗粒物）污染也跟冬季燃煤密切相关．SO2、CO、CO2也是对环境影响较大的气体，对它们的合理控制、利用是优化我们生存环境的有效途径．

（1）如图1所示，利用电化学原理将SO2 转化为重要化工原料C若A为SO2，B为O2，则负极的电极反应式为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；
（2）有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：CO2+3H2?CH3OH+H2O
已知：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-a kJ•mol-1；
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-b kJ•mol-1；
H2O（g）═H2O（l）△H=-c kJ•mol-1；
CH3OH（g）═CH3OH（l）△H=-d kJ•mol-1，
则表示CH3OH（l）燃烧热的热化学方程式为：CH3OH（l）+$\frac{3}{2}$O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol-1；
（3）光气 （COCl2）是一种重要的化工原料，用于农药、医药、聚酯类材料的生产，工业上通过Cl2（g）+CO（g）═COCl2（g）制备．左图2为此反应的反应速率随温度变化的曲线，右图3为某次模拟实验研究过程中容器内各物质的浓度随时间变化的曲线．回答下列问题：
①0～6min内，反应的平均速率v（Cl2）=0.15 mol•L-1•min -1；
②若保持温度不变，在第7min 向体系中加入这三种物质各2mol，则平衡向正反应方向移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）；
③若将初始投料浓度变为c（Cl2）=0.7mol/L、c（CO）=0.5mol/L、c（COCl2）=0.5 mol/L，保持反应温度不变，则最终达到化学平衡时，Cl2的体积分数与上述第6min时Cl2的体积分数相同；
④随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是减小；（填“增大”、“减小”或“不变”）
⑤比较第8min反应温度T（8）与第15min反应温度T（15）的高低：T（8）＜T（15）（填“＜”、“＞”或“=”）．
15．向含有7.4克Ca（OH）2的石灰水中通入一定量的二氧化碳气体，得到6克白色沉淀，则所通入的二氧化碳气体的质量是多少？

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