Question

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：
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
反应Al₂O₃（s）+3C（s）═2Al（l）+3CO（g）的△H=______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）△H=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

①0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）=______，T₁℃时，该反应的平衡常数K=______；
②30min后，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若30min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“＜”）．
④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2nmol NO（g）的同时消耗nmol 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
（3）铝电池性能优越，Al-Ag₂O电池可用作水下动力电源，其原理如图所示：请写出该电池正极反应式______；常温下，用该化学电源和惰性电极电解300ml硫酸铜溶液（过量），消耗27mg Al，则电解后溶液的pH=______ （不考虑溶液体积的变化）．

Answer 1

（1）①a、2Al₂O₃（s）+2AlCl₃（g）+6C（s）═6AlCl（g）+6CO（g）△H=a kJ?mol^-1
b、3AlCl（g）═2Al（l）+AlCl₃（g）△H=b kJ?mol^-1
依据盖斯定律a÷2+b得到：Al₂O₃（s）+3C（s）═2Al（l）+3CO（g）△H=0.5a+bKJ/mol；
故答案为：0.5a+b；
（2）①0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）=

1.00mol/L-0.68mol/L

10min

=0.032mol?L^-1?min^-1；C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g），平衡浓度c（N₂）=0.25mol/L；c（CO₂）=0.25mol/L；c（NO）=0.5mol/L；反应的平衡常数K=

c(N2)c(CO2)

c2(NO)

=

0.25×0.25

0．52

=0.25；
故答案为：0.032mol?L^-1?min^-1，0.25；
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g），依据图表数据分析，平衡状态物质浓度增大，依据平衡常数计算K=

c(N2)c(CO2)

c2(NO)

=

0.3×0.3

0．62

=0.25，平衡常数随温度变化，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度增大，反应前后气体体积不变，所以可能是减小溶液体积后加入一定量一氧化氮；
a．通入一定量的NO，新平衡状态下物质平衡浓度增大，故a正确；
b．加入一定量的活性炭，碳是固体对平衡无影响，平衡不动，故b错误；
c．加入合适的催化剂，催化剂只改变化学反应速率，不改变化学平衡，故C错误；
d．适当缩小容器的体积，反应前后体积不变，平衡状态物质浓度增大，故d；
故答案为：ad；
③若30min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，平衡向逆反应方向移动，说明逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应，故选＜；
故答案为：＜；        
④恒容条件下，体积不变． a、无论反应是否达到平衡状态，单位时间内生成2n mol NO（g）的同时消耗n mol CO₂（g），故a错误；
b、该反应是放热反应，所以反应体系的温度随着反应的移动而改变，当平衡时，反应体系的温度不变，故b正确；
C、反应中有固体参加，反应前后气体的质量不等，所以当反应达到平衡时，混合气体的密度不再变化，故c正确；
d、无论反应是否达到平衡状态，压强始终不变，故d错误．
故答案为：bc；
（3）正极上氧化银得电子和水反应生成银和氢氧根离子，电极反应式为：Ag ₂O+2e^-+H₂O=2Ag+2OH^-；根据反应中得失电子数相等计算，消耗27mg Al失去电子0.003mol，则需要氢氧根离子的物质的量=0.003mol，溶液中增加氢离子物质的量为0.003mol，则溶液中氢离子的浓度=

0.003mol

0.3mol

=0.01mol/L，PH=-lg0.01mol/L=2；
故答案为：Ag ₂O+2e^-+H₂O=2Ag+2OH^-；  2；