碳、氮和鋁的單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要的作用。

(1)真空碳熱還原—氯化法可實(shí)現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁,其相關(guān)的熱化學(xué)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

反應(yīng)Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的△H=      kJ·mol1(用含a、b的代數(shù)式表示);

(2)用活性炭還原法可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO,發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)  △H=Q kJ·mol1。在T1℃時(shí),反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下:

              時(shí)間(min)

濃度(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內(nèi),NO的平均反應(yīng)速率v(NO)=        ,T1℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=         ;

②30min后,只改變某一條件,反應(yīng)重新達(dá)到平衡,根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是        (填字母編號(hào))。

a.通入一定量的NO            b.加入一定量的活性炭

c.加入合適的催化劑           d.適當(dāng)縮小容器的體積   

③若30min后升高溫度至T2℃,達(dá)到平衡時(shí),容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3:1:1,則Q          0(填“>”或“<”)。

④在恒容條件下,能判斷該反應(yīng)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是        (填選項(xiàng)編號(hào))。

a.單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol NO(g)的同時(shí)消耗n mol CO2(g) 

b.反應(yīng)體系的溫度不再發(fā)生改變

c.混合氣體的密度不再發(fā)生改變

d.反應(yīng)體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生改變

(3)鋁電池性能優(yōu)越,Al—Ag2O電池可用作水下動(dòng)力電源,其原理如下圖所示:

請(qǐng)寫(xiě)出該電池正極反應(yīng)式             ;常溫下,用該化學(xué)電源和惰性電極電解300ml硫酸銅溶液(過(guò)量),消耗27mg Al,則電解后溶液的pH=         (不考慮溶液體積的變化)。

 

【答案】

(15分)(1)0.5a+b(2分)  (2)①0.032mol·L1·min1 (1分),    0.25 (2分);

② ad(2分,選對(duì)一個(gè)給1分,錯(cuò)選不給分);  ③<(2分);

④bc(2分,選對(duì)一個(gè)給1分,錯(cuò)選不給分);(3)Ag 2O+2e+H2O=2Ag+2OH(2分); 2(2分)

【解析】

試題分析:(1)根據(jù)反應(yīng)①2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g)    △H=a kJ·mol1、②3AlCl(g) =2Al(l)+AlCl3(g)  △H=b kJ·mol1并依據(jù)蓋斯定律可知,①÷2+②即得到反應(yīng)A Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g),所以該反應(yīng)的△H=(0.5a+b)KJ/mol。

(2)①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,0~10min內(nèi),NO的平均反應(yīng)速率v(NO)==0.032mol•L-1•min-1;根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)的平衡濃度c(N2)=0.25mol/L;c(CO2)=0.25mol/L;c(NO)=0.5mol/L,所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)K==0.25。

②30min后,只改變某一條件,反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)重新達(dá)到平衡。依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析,平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大,依據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算K==0.25。由于平衡常數(shù)隨溫度變化,平衡常數(shù)不變說(shuō)明改變的條件一定不是溫度;依據(jù)數(shù)據(jù)分析,氮?dú)鉂舛仍龃,二氧化碳和一氧化氮濃度增大,反?yīng)前后氣體體積不變,所以可能是減小容器體積后加入一定量一氧化氮。

a.通入一定量的NO,新平衡狀態(tài)下物質(zhì)平衡濃度增大,故a正確;

b.加入一定量的活性炭,碳是固體對(duì)平衡無(wú)影響,平衡不動(dòng),故b錯(cuò)誤;

c.加入合適的催化劑,催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率,不改變化學(xué)平衡,故C錯(cuò)誤;

d.適當(dāng)縮小容器的體積,反應(yīng)前后體積不變,平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大,故d;

因此正確的答案為ad。

③若30min后升高溫度至T2℃,達(dá)到平衡時(shí),容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3:1:1,這說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),因此逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng),則正反應(yīng)是放熱反應(yīng),故Q<0。

④在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)(但不為0),反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài),稱為化學(xué)平衡狀態(tài)。恒容條件下,體積不變。

a、無(wú)論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài),單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol NO(g)的同時(shí)消耗n mol CO2(g),故a錯(cuò)誤;

b、該反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以反應(yīng)體系的溫度隨著反應(yīng)的移動(dòng)而改變,當(dāng)平衡時(shí),反應(yīng)體系的溫度不變,故b正確;

C、密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值,反應(yīng)中有固體參加,反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不等,所以當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),混合氣體的密度不再變化,故c正確;

d、反應(yīng)前后體積不變,所以無(wú)論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài),壓強(qiáng)始終不變,故d錯(cuò)誤,答案選bc。

(3)原電池中較活潑的金屬是負(fù)極,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)。電子經(jīng)導(dǎo)線傳遞到正極,所以溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng),正極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng)。所以根據(jù)裝置圖可知,負(fù)極是鋁,失去電子。正極上氧化銀得電子和水反應(yīng)生成銀和氫氧根離子,電極反應(yīng)式為Ag 2O+2e+H2O=2Ag+2OH;根據(jù)反應(yīng)中得失電子數(shù)相等計(jì)算,消耗27mg Al失去電子是×3=0.003mol。所以根據(jù)反應(yīng)式2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑可知,反應(yīng)中生成氫離子的物質(zhì)的量=0.003mol,所以溶液中氫離子物質(zhì)的量的濃度=0.003mol÷0.3L=0.01mol/L,所以pH=-lg0.01=2。

考點(diǎn):考查反應(yīng)熱、反應(yīng)速率和平衡常數(shù)的計(jì)算;外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響以及平衡狀態(tài)的判斷;電化學(xué)原理的有關(guān)應(yīng)用以及pH的有關(guān)計(jì)算等

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(2013?青島一模)碳、氮和鋁的單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要的作用.
(1)真空碳熱還原-氯化法可實(shí)現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁,其相關(guān)的熱化學(xué)方程式如下:
2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)═6AlCl(g)+6CO(g)△H=a kJ?mol-1
3AlCl(g)═2Al(l)+AlCl3(g)△H=b kJ?mol-1
反應(yīng)Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)的△H=
0.5a+b
0.5a+b
kJ?mol-1(用含a、b的代數(shù)式表示);
(2)用活性炭還原法可以處理氮氧化物.某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO,發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g)△H=Q kJ?mol-1.在T1℃時(shí),反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下:
              時(shí)間(min)
濃度(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內(nèi),NO的平均反應(yīng)速率v(NO)=
0.032mol?L-1?min-1
0.032mol?L-1?min-1
,T1℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
0.25
0.25
;
②30min后,只改變某一條件,反應(yīng)重新達(dá)到平衡,根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是
ad
ad
 (填字母編號(hào)).
a.通入一定量的NO            b.加入一定量的活性炭
c.加入合適的催化劑           d.適當(dāng)縮小容器的體積
③若30min后升高溫度至T2℃,達(dá)到平衡時(shí),容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3:1:1,則Q
0(填“>”或“<”).
④在恒容條件下,能判斷該反應(yīng)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是
bc
bc
(填選項(xiàng)編號(hào)).
a.單位時(shí)間內(nèi)生成2nmol NO(g)的同時(shí)消耗nmol CO2(g)
b.反應(yīng)體系的溫度不再發(fā)生改變
c.混合氣體的密度不再發(fā)生改變
d.反應(yīng)體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生改變
(3)鋁電池性能優(yōu)越,Al-Ag2O電池可用作水下動(dòng)力電源,其原理如圖所示:請(qǐng)寫(xiě)出該電池正極反應(yīng)式
Ag 2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
Ag 2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
;常溫下,用該化學(xué)電源和惰性電極電解300ml硫酸銅溶液(過(guò)量),消耗27mg Al,則電解后溶液的pH=
2
2
 (不考慮溶液體積的變化).

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

碳、氮和鋁的單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要作用.
(1)真空碳熱還原一氯化法可實(shí)現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁,其相關(guān)的熱化學(xué)方程式如下:
2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g);△H=a kJ?mol-1
3AlCl(g)=2Al(l)+AlCl3(g);△H=b kJ?mol-1
反應(yīng)Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的△H=
 
kJ?mol-1
(用含a、b的代數(shù)式表示).
(2)用活性炭還原法可以處理氮氧化物.某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO,發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g);△H=Q kJ?mol-1.在T1℃時(shí),反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下:
時(shí)間(min)
濃度(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內(nèi),NO的平均反應(yīng)速率v(NO)=
 
,T1℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
 

②30min后,只改變某一條件,反應(yīng)重新達(dá)到平衡,根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是
 
 (填字母編號(hào))
a.通入一定量的NO                b.加入一定量的活性炭
c.加入合適的催化劑              d.適當(dāng)縮小容器的體積
③若30min后升高溫度至T2℃,達(dá)到平衡時(shí),容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3:1:1,則Q
 
  0(填“>”或“<”).
④在恒容絕熱條件下,能判斷該反應(yīng)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是
 
 (填選項(xiàng)編號(hào))
a.單位時(shí)間內(nèi)生成2nmol NO(g)的同時(shí)消耗nmol CO2(g)
b.反應(yīng)體系的溫度不再發(fā)生改變
c.混合氣體的密度不再發(fā)生改變.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:青海一模 題型:問(wèn)答題

碳、氮和鋁的單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要的作用.
(1)真空碳熱還原-氯化法可實(shí)現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁,其相關(guān)的熱化學(xué)方程式如下:
2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)═6AlCl(g)+6CO(g)△H=a kJ?mol-1
3AlCl(g)═2Al(l)+AlCl3(g)△H=b kJ?mol-1
反應(yīng)Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)的△H=______kJ?mol-1(用含a、b的代數(shù)式表示);
(2)用活性炭還原法可以處理氮氧化物.某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO,發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g)△H=Q kJ?mol-1.在T1℃時(shí),反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下:
              時(shí)間(min)
濃度(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內(nèi),NO的平均反應(yīng)速率v(NO)=______,T1℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______;
②30min后,只改變某一條件,反應(yīng)重新達(dá)到平衡,根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是______ (填字母編號(hào)).
a.通入一定量的NO            b.加入一定量的活性炭
c.加入合適的催化劑           d.適當(dāng)縮小容器的體積
③若30min后升高溫度至T2℃,達(dá)到平衡時(shí),容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3:1:1,則Q______0(填“>”或“<”).
④在恒容條件下,能判斷該反應(yīng)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是______(填選項(xiàng)編號(hào)).
a.單位時(shí)間內(nèi)生成2nmol NO(g)的同時(shí)消耗nmol CO2(g)
b.反應(yīng)體系的溫度不再發(fā)生改變
c.混合氣體的密度不再發(fā)生改變
d.反應(yīng)體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生改變
(3)鋁電池性能優(yōu)越,Al-Ag2O電池可用作水下動(dòng)力電源,其原理如圖所示:請(qǐng)寫(xiě)出該電池正極反應(yīng)式______;常溫下,用該化學(xué)電源和惰性電極電解300ml硫酸銅溶液(過(guò)量),消耗27mg Al,則電解后溶液的pH=______ (不考慮溶液體積的變化).
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2013年山東省青海市高考化學(xué)一模試卷(解析版) 題型:解答題

碳、氮和鋁的單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要的作用.
(1)真空碳熱還原-氯化法可實(shí)現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁,其相關(guān)的熱化學(xué)方程式如下:
2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)═6AlCl(g)+6CO(g)△H=a kJ?mol-1
3AlCl(g)═2Al(l)+AlCl3(g)△H=b kJ?mol-1
反應(yīng)Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)的△H=______kJ?mol-1(用含a、b的代數(shù)式表示);
(2)用活性炭還原法可以處理氮氧化物.某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO,發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g)△H=Q kJ?mol-1.在T1℃時(shí),反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下:
              時(shí)間(min)
濃度(mol/L)
1020304050
NO1.000.680.500.500.600.60
N20.160.250.250.300.30
CO20.160.250.250.300.30
①0~10min內(nèi),NO的平均反應(yīng)速率v(NO)=______,T1℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______;
②30min后,只改變某一條件,反應(yīng)重新達(dá)到平衡,根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是______ (填字母編號(hào)).
a.通入一定量的NO            b.加入一定量的活性炭
c.加入合適的催化劑           d.適當(dāng)縮小容器的體積
③若30min后升高溫度至T2℃,達(dá)到平衡時(shí),容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3:1:1,則Q______0(填“>”或“<”).
④在恒容條件下,能判斷該反應(yīng)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是______(填選項(xiàng)編號(hào)).
a.單位時(shí)間內(nèi)生成2nmol NO(g)的同時(shí)消耗nmol CO2(g)
b.反應(yīng)體系的溫度不再發(fā)生改變
c.混合氣體的密度不再發(fā)生改變
d.反應(yīng)體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生改變
(3)鋁電池性能優(yōu)越,Al-Ag2O電池可用作水下動(dòng)力電源,其原理如圖所示:請(qǐng)寫(xiě)出該電池正極反應(yīng)式______;常溫下,用該化學(xué)電源和惰性電極電解300ml硫酸銅溶液(過(guò)量),消耗27mg Al,則電解后溶液的pH=______ (不考慮溶液體積的變化).

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