Question

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t min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                               。

Answer

（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t min用H2表示的平均反应速率为v(H2)=Δc/Δt=0.8mol÷2L÷t min=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。

考点：考查热化学方程式的书写、化学反应速率、化学平衡产生的计算、可逆反应的热效应、碱式硫酸铝吸收SO2的反应原理等知识。