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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)[高三][化学]

2021-07-03   答题:高三化学(余老师)

【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:

Al2O3s+AlC13g+3Cs═3AlClg+3COg△H=a kJ•mol1

3AlClg═2All+AlC13g△H=b kJ•mol1

用含ab的代数式表示反应:Al2O3s+3Cs=2All+3COg)的△H=_____kJ•mol1

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Cs+2NOgN2g+CO2g)△H=Q kJ•mol1.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

 

 

①010min内,NO的平均反应速率vNO=_____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NON2CO2的浓度之比为311,则Q_____0(填“═”

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2nmolNOg)的同时消耗nmolCO2g

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

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,则反应达平衡时cNO=_____mol/LNO的转化率_____(填增大减小不变).

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CO2H2O为原料制备HCOOHO2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 mol•L1•min1  0.25    cd  1.25  不变  CO2+2H++2e=HCOOH

【解析】试题分析:(1Al2O3s+AlC13g+3Cs═3AlClg+3COg)△H=a kJ•mol13AlClg═2All+AlC13g)△H=b kJ•mol1①+②得:Al2O3s+3Cs=2All+3COg),所以H=a+bkJ•mol1

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

010min内,NO的平均反应速率vNO= 0.032 mol•L1•min1,由表中数据可知,T1℃时,Cs+2NOgN2g+CO2g)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,T1NON2CO2的平衡浓度之比为2:1:130min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NON2CO2的浓度之比为311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2nmolNOg)的同时消耗nmolCO2g),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

Cs+2NOgN2g+CO2g

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cNO=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

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