Question

【题目】碳元素与人们的日常生活、生活和科学研究密不可分。请回答下列问题。

（1）Al2O3真空碳热还原一氯化法是一种新的炼铝工艺,该法流程短,设备简单,符合目前国家提倡节能减排、改造升级的大环境。

其中冶炼过程中发生的反应有：

(ⅰ)2Al2O3(s)+9C(s)=Al4C3(s)+6CO(g) △H1;

(ⅱ)Al2O3(s)+Al4C3(s)+3AlCl3(g)=9AlCl(g)+3CO(g) △H2;

(ⅲ)3AlCl(g)=AlCl3(g)+2Al(l) △H3;

则Al2O3(s)+3C(s)= 2Al(l)+ 3CO(g) △H4=___________________(用含△H1、△H2、△H3的代数式表示)。

（2）利用活性炭的还原性可处理机动车的尾气(氮氧化物),发生如下反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H＞0，一定条件下,密闭容器中的有关物质的浓度与时间的变化如下表所示：

时间/mim 浓度/(mol/L)	0	10	20	30	40	50
NO	2.0	1.16	0.40	0.40	0.6	0.6
N2	0	0.42	a	b	1.2	1.2
CO2	0	0.42	a	b	1.2	1.2

①0~20min内的平均反应速率v(CO2)=_______mol·L-1·min-1；第一次达到平衡的平衡常数K=__________。

②30min时只改变某一条件，则改变的条件可能是______________ (填字母编号)。

a．升高温度 b．降低温度 c．再通入一定量的NO

d．缩小容器的体积 e．加入合适的催化剂 f．增大容器休积

（3）炼钢炉中发生复杂的化学反应,其中包括反应：C(s)+CO2(g)2CO(g)△H>0。将1molCO2与足量的碳充入到一个恒压密闭容器中，总压强为P总。达到平衡时,容器内气体体积分数与温度的关系如下图：

CO2体积分数为86%时,CO2的转化率为______________%(结果保留一位小数,下同)。

Answer 1

【答案】△H1+△H2+△H30.04mol·L-1·min-14cd7.5%

【解析】

（1）已知(ⅰ)2Al2O3(s)+9C(s)=Al4C3(s)+6CO(g) △H1；(ⅱ)Al2O3(s)+Al4C3(s)+3AlCl3(g)=9AlCl(g)+3CO(g) △H2；(ⅲ)3AlCl(g)=AlCl3(g)+2Al(l) △H3；由盖斯定律可得目标热化学方程式可由(ⅰ)+(ⅱ)+ (ⅲ)转化而得到Al2O3(s)+3C(s)= 2Al(l)+ 3CO(g)，则△H4=△H1+△H2+△H3；

（2）①0~20min内NO的浓度变化2.0mol/L-0.4mol/L=1.6mol/L，则CO2的浓度增加为，其平均反应速率v(CO2)==0.04mol·L-1·min-1；由反应方程式可得该反应的平衡常数K===4；

②30min时改变某一条件，在第二次达到平衡后平衡常数K==4，和第一次平衡时相同，则改变的条件不可能是温度，且在新平衡下，各物质的浓度都变为原来的1.5倍，则改变的条件只能在其他条件不变时将体积压缩到原来的或在其他条件不变时又充入一定量的NO（为原起始NO物质的量的0.5倍），故答案选cd；

（3）设CO2的转化率为，则剩余CO2为(1-x)mol，生成CO为2xmol，CO2的体积分数=，解得x0.075=7.5%。