Question

7．碳、氮和鋁的單質及其化合物在工農業生產和生活中有重要的作用．
（1）真空碳熱還原-氯化法可實現由鋁礦制備金屬鋁，其相關的熱化學方程式如下：
①2Al₂O₃（s）+2AlCl₃（g）+6C（s）═6AlCl（g）+6CO（g）△H=a kJ•mol^-1
②3AlCl（g）═2Al（l）+AlCl₃（g）△H=b kJ•mol^-1
反應：Al₂O₃（s）+3C（s）═2Al（l）+3CO（g）的△H=0.5a+bkJ•mol^-1（用含a、b的代數式表示）；
（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，發生反應C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H=Q kJ•mol^-1．在T₁℃時，反應進行到不同時間測得各物質的濃度如下：

時間/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，NO的平均反應速率v（NO）=0.032mol/（L•min），T₁℃時，該反應的平衡常數=0.25．
②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，根據上表中的數據判斷改變的條件可能是AD（填字母編號）．
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．適當縮小容器的體積
（3）如圖表示在密閉容器中反應2SO₂+O₂?2SO₃達到平衡時，由于條件改變而引起反應速度和化學平衡的變化情況．
①a b過程中改變的條件可能是升高溫度；
②b c過程中改變的條件可能是降低產物（SO₃）濃度；
③若增大壓強時，反應速率變化情況畫在c～d處．

Answer 1

分析 （1）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到對應反應的焓變；
（2）①分析圖表數據結合化學反應速率概念計算v=$\frac{△c}{△t}$，計算平衡濃度結合平衡常數概念是生成物濃度的冪次方乘積除以反應物的冪次方乘積得到；
②反應前后是氣體體積不變的反應，圖表數據分析可知一氧化氮，氮氣，二氧化碳濃度都增大，說明改變的條件是縮小體積增大濃度，或加入一氧化氮達到新平衡后個物質濃度增大；
（3）根據正逆反應速率的變化結合溫度、壓強對反應速率和化學平衡的影響判斷，a時逆反應速率大于正反應速率，且正逆反應速率都增大，b時正反應速率大于逆反應速率，注意逆反應速率突然減小的特點．

解答 解：（1）①2Al₂O₃（s）+2AlCl₃（g）+6C（s）=6AlCl（g）+6CO（g）△H=a kJ•mol^-1
②3AlCl（g）=2Al（l）+AlCl₃（g）△H=b kJ•mol^-1
依據蓋斯定律①×3+②×6得到：6Al₂O₃（s）+18C（s）=12Al（l）+18CO（g）△H=（3a+6b）KJ/mol，
即Al₂O₃（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）△H=（0.5a+b）KJ/mol，
故答案為：0.5a+b；
（2）①分析圖表數據，0～10min內，NO的平均反應速率v（NO）=$\frac{（1-0.68）mol/L}{10min}$=0.032 mol/（L•min），
化學平衡三段式列式計算平衡濃度：
               C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）；
起始量（mol/L）        1        0        0
變化量（mol/L）       0.5       0.25      0.25
平衡量（mol/L）       0.5       0.25     0.25
K=$\frac{0.25mol/L×0.25mol/L}{（0.5mol/L）^{2}}$=0.25，
故答案為：0.032 mol/（L•min）；0.25；
②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，圖表數據分析可知一氧化氮，氮氣，二氧化碳濃度都增大；
A．通入一定量的NO，反應正向進行，達到平衡后一氧化氮、氮氣、二氧化碳濃度增大，故A符合；
B．加入一定量的活性炭是固體，對平衡無影響，故B不符合；
C．加入合適的催化劑，只能改變化學反應速率，不能改變平衡，濃度不變，故C不符合；
D．適當縮小容器的體積，反應前后是氣體體積不變的反應，平衡不動，但個物質濃度增大，符合要求，故D符合；
故答案為：AD；
（3）①a時逆反應速率大于正反應速率，且正逆反應速率都增大，說明平衡應向逆反應方向移動，該反應的正反應放熱，應為升高溫度的結果，故答案為：升高溫度；
②b時正反應速率不變，逆反應速率減小，在此基礎上逐漸減小，應為減小生成物的原因，故答案為：降低產物SO₃濃度；
③若增大壓強時，平衡向正反應方向移動，則正逆反應速率都增大，且正反應速率大于逆反應速率，圖象應為，
故答案為：．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫和蓋斯定律的計算應用，側重于化學平衡常數和反應速率概念計算應用和衡標志的分析判斷，題目難度中等．