题目

题型：不详难度：来源：

中国气象局的数据显示，2013年全国平均雾霾天数为52年来之最。形成雾霾的主要成份为：生产生活中排放的废气、汽车尾气及扬尘等。
（1）用CH₄可以消除汽车尾气中氮氧化物的污染。
已知：CH₄(g)+2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(l) △H＝－955 kJ/mol
2NO₂(g)＝N₂O₄(g)  △H＝－56.9 kJ/mol
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的热化学方程式                  。
（2）已知：CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)  △H＝－41kJ/mol，某温度下，向容积为2L的密闭容器中充入2.0molCO(g)和2.0molH₂O(g)，在tmin时达到平衡，测得放出了32.8kJ热量，则tmin内用H₂表示的平均反应速率为        ，由此可知在该温度下反应CO₂(g)＋H₂(g)CO(g)＋H₂O(g)的化学平衡常数为        。相同条件下，向同一密闭容器中充入1.0molCO₂和1.0molH₂反应达到平衡后，吸收的热量为      kJ。
（3）碱式硫酸铝法烟气脱硫工艺主要有以下三步
①向Al₂(SO₄)₃溶液中投入粉末状石灰石，生成碱式硫酸铝[Al₂(SO₄)₃·Al₂O₃]溶液。
②碱式硫酸铝吸收SO₂，Al₂(SO₄)₃·Al₂O₃+3SO₂＝Al₂(SO₄)₃·Al₂(SO₃)₃，请写出Al₂(SO₄)₃·Al₂O₃与过量烧碱溶液反应的化学方程式                    。
③将Al₂(SO₄)₃·Al₂ (SO₃)₃氧化成Al₂(SO₄)₃，可选用氧化剂为         （填代号）

A．浓硫酸

B．KMnO4溶液

C．5%的H2O2溶液

D．空气

该步反应的目的是                              。

答案

（1）CH₄(g)+N₂O₄(g) = N₂(g) +2H₂O(l) + CO₂(g) △H=" —898.1" kJ/mol
（2）mol/( L·min)   2.25    24.6
（3）Al₂(SO₄)₃·Al₂O₃+3H₂O+10NaOH=4Na[Al(OH)₄]+3Na₂SO₄；C D；生成Al₂(SO₄)₃循环使用。

解析

试题分析：(1) 将①式H₄(g)+2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(l) △H＝－955 kJ/mol 减去②式2NO₂(g)＝N₂O₄(g)  △H＝－56.9 kJ/mol.整理可得：CH₄(g)+N₂O₄(g) = N₂(g) +2H₂O(l) + CO₂(g) △H=" —898.1" kJ/mol 。（2）由方程式可以看出：每生成1mol的H₂，放出热量41kJ。现在放出热量32.8kJ，则产生H₂的物质的量为32.8÷41=0.8mol。因此在tmin用H₂表示的平均反应速率为v(H₂)=Δc/Δt=0.8mol÷2L÷tmin=mol/( L·min). (2) 对于反应CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)来说， 当反应达到平衡时，c(CO)=c(H₂O)=(2.0-0.8)mol÷2L=0.6mol/L ;c(CO₂)=c(H₂)=0.8mol÷2L=0.4mol/L;该反应的化学平衡常数而反应 CO₂(g)＋H₂(g)CO(g)＋H₂O(g)是CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)的逆反应。该反应的化学平衡常数为.在相同条件下，向同一密闭容器中充入1.0molCO₂和1.0molH₂。假如反应达到平衡时产生的CO为xmol,则水蒸气也是xmol,未反应的CO₂(g)和H₂(g)的物质的量都是(1.0-x)mol..解得x=0.6mol.因此反应达到平衡后，吸收的热量为0.6mol×41kJ/mol=24.6kJ.(3)因为Al₂(SO₄)₃、Al₂O₃都能与NaOH发生反应。因此Al₂(SO₄)₃·Al₂O₃与过量烧碱溶液反应就可以看作是Al₂(SO₄)₃、Al₂O₃的混合物与NaOH溶液发生的反应。该反应的化学方程式为:Al₂(SO₄)₃·Al₂O₃+3H₂O+10NaOH=4Na[Al(OH)₄]+3Na₂SO₄.③将Al₂(SO₄)₃·Al₂ (SO₃)₃氧化成Al₂(SO₄)₃时选择的氧化剂不能引入新的杂质离子，或者引入的杂质离子容易除去。根据题目提供的试剂可选择绿色氧化剂5%的H₂O₂溶液或空气。因此选项为C D。该步反应的目的是将Al₂(SO₄)₃·Al₂ (SO₃)₃氧化成Al₂(SO₄)₃，以达到物质的循环利用，提高经济效益。₂的反应原理等知识。