Question

4．中國(guó)氣象局的數(shù)據(jù)顯示，2013年全國(guó)平均霧霾天數(shù)為52年來(lái)之最．形成霧霾的主要成份為：生產(chǎn)生活中排放的廢氣、汽車尾氣及揚(yáng)塵等．
（1）己知：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-4lkJ/mol，某溫度下，向容積為2L的密閉容器中充入2.0molCO（g）和2.0mol H₂O（g），在tmin時(shí)達(dá)到平衡，測(cè)得放出了32.8kJ熱量，則tmin內(nèi)用H2表示的平均反應(yīng)速率為$\frac{0.4}{t}$mol•L^-1•min^-1，由此可知在該溫度下反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的化學(xué)平衡常數(shù)為$\frac{4}{9}$（保留小數(shù)點(diǎn)后一位）．
（2）堿式硫酸鋁法煙氣脫硫工藝主要有以下三步
①向Al₂（SO₄）₃溶液中投入粉末狀石灰石，生成堿式硫酸鋁[Al₂（SO₄）₃•Al₂O₃]溶液．
②堿式硫酸鋁吸收SO₂，Al₂（SO₄）₃•Al₂O₃+3SO₂=Al₂（SO₄）₃•Al₂（SO₃）₃，請(qǐng)寫(xiě)出Al₂（SO₄）₃•Al₂O₃與過(guò)量燒堿溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：Al₂（SO₄）₃•Al₂O₃+3H₂O+10NaOH=4Na[Al（OH）₄]+3Na₂SO₄；
③將Al₂（SO₄）₃•Al₂（SO₃）₃氧化成Al₂（SO₄）₃，可選用氧化劑為cd（填代號(hào)）．
a．濃硫酸       b．KMnO₄溶液       c.5%的H₂O₂溶液     d．空氣
該步反應(yīng)的目的是生成Al₂（SO₄）₃循環(huán)使用．

Answer 1

分析 （1）物質(zhì)的量與熱量成正比，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)△n（CO）=1mol×$\frac{32.8}{41}$=0.8mol，則
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開(kāi)始：2mol   2mol            0        0
變化：0.8mol 0.8mol          0.8mol   0.8mol
平衡：1.2mol  1.2mol       0.8mol   0.8mol
結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$、K=K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$及平衡濃度計(jì)算；
（2）Al₂（SO₄）₃•Al₂O₃與過(guò)量燒堿溶液反應(yīng)可看做Al³⁺和Al₂O₃與過(guò)量的氫氧化鈉反應(yīng)即可；氧化劑的選取要考慮兩點(diǎn)，第一能不能把亞硫酸根離子氧化為硫酸根離子，第二會(huì)不會(huì)引入新的雜質(zhì)；將Al₂（SO₄）₃•Al₂ （SO₃）₃氧化成Al₂（SO₄）₃，重新得到堿式硫酸鋁法煙氣脫硫工藝第①步中所需要的Al₂（SO₄）₃．

解答 解：（1）反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)△n（CO）=1mol×$\frac{32.8}{41}$=0.8mol，則
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開(kāi)始：2mol   2mol            0        0
變化：0.8mol   0.8mol          0.8mol   0.8mol
平衡：1.2mol  1.2mol         0.8mol   0.8mol
平衡濃度：0.6mol/L 0.6mol/L  0.4mol/L  0.4mol/L
所以v（H₂）=$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{tmin}$=$\frac{0.4}{t}$mol•L^-1•min^-1；
此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}{c（CO）c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.4×0.4}{0.6×0.6}$=$\frac{4}{9}$，
故答案為：$\frac{0.4}{t}$mol•L^-1•min^-1；$\frac{4}{9}$；
（2）②由于Al³⁺和Al₂O₃分別與過(guò)量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)均有Na[Al（OH）₄]生成，所以Al₂（SO₄）₃•Al₂O₃與燒堿溶液反應(yīng)的產(chǎn)物為Na[Al（OH）₄]以及Na₂SO₄，由此不難寫(xiě)出Al₂（SO₄）₃•Al₂O₃+3H₂O+10NaOH=4Na[Al（OH）₄]+3Na₂SO₄，
故答案為：Al₂（SO₄）₃•Al₂O₃+3H₂O+10NaOH=4Na[Al（OH）₄]+3Na₂SO₄；
③a、濃硫酸不能氧化亞硫酸根離子，故a不選；b、KMnO₄溶液做氧化劑時(shí)會(huì)引入雜質(zhì)離子K⁺、Mn²⁺，故b不選；5%的H₂O₂溶液與空氣均可氧化而且不引入雜質(zhì)，故c、d可選；通過(guò)該步實(shí)驗(yàn)操作，重新得到堿式硫酸鋁法煙氣脫硫工藝第①步中所需要的Al₂（SO₄）₃，實(shí)現(xiàn)了Al₂（SO₄）₃的循環(huán)使用，
故答案為：cd；生成Al₂（SO₄）₃循環(huán)使用．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握平衡三段法、K及速率計(jì)算、氧化還原反應(yīng)為解答本題的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計(jì)算能力的考查，注意氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用，題目難度不大．