Question

7．柴靜的調(diào)查報(bào)告《蒼穹之下》引起人們對(duì)霧霾的更大關(guān)注．某市對(duì)大氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)該市首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5（直徑小于等于2.5微米的懸浮顆粒物），其主要來(lái)源為燃煤、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣等．因此，對(duì)PM2.5、SO₂、NO_x等進(jìn)行研究具有重要意義．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）將PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測(cè)試樣，測(cè)得該試樣所含水溶性無(wú)機(jī)離子的化學(xué)組分及其平均濃度如下表：

離　子	K+	Na+	NH4+	SO42-	NO3-	Cl-
濃度/mol•L-1	4×10-6	6×10-6	2×10-5	4×10-5	3×10-5	2×10-5

根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷試樣的pH=4．
（2）洗滌含SO₂的煙氣，下列物質(zhì)可作洗滌劑的是bc
a．CaCl₂ 溶液　　　b．Na₂CO₃　溶液　　　　c．Ca（OH）₂　懸濁液　　　d．濃H₂SO₄
（3）安裝汽車(chē)尾氣催化轉(zhuǎn)化器也可減輕PM2.5的危害，其反應(yīng)是：
2NO（g）+2CO（g）$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂（g）+N₂（g）；△H＜0
①該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$；溫度升高K值減小（填“增大”或“減小”）
②若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，下列示意圖正確且能說(shuō)明反應(yīng)在進(jìn)行到t₁時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是bd．

（4）汽車(chē)尾氣中NO_x和CO的生成及轉(zhuǎn)化．
①已知汽缸中生成NO的反應(yīng)為N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0，汽車(chē)啟動(dòng)后，汽缸溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，原因是溫度升高，平衡正向移動(dòng)，NO的含量增大．
②汽車(chē)燃油不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：2CO（g）═2C（s）+O₂（g）△H＞0，判斷該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)：不能（填“能”或“不能”），簡(jiǎn)述其依據(jù)：；△H＞0△S＜0，則在任何溫度下△G＞0，不可能自發(fā)進(jìn)行．

Answer 1

分析 （1）先根據(jù)溶液中電荷守恒計(jì)算氫離子的濃度，然后求出pH；
（2）二氧化硫使酸性氧化物和堿或堿性鹽溶液反應(yīng)；
（3）①依據(jù)平衡常數(shù)概念是利用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，代入平衡濃度即可計(jì)算出平衡常數(shù)；因?yàn)檎�反�?yīng)放熱，故溫度升高平衡左移，K值減��；
②a、到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化；
b、到達(dá)平衡后，溫度為定值，平衡常數(shù)不變，結(jié)合反應(yīng)熱判斷隨反應(yīng)進(jìn)行容器內(nèi)溫度變化，判斷溫度對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的影響；
c、t₁時(shí)刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，最后不再變化；
d、到達(dá)平衡后各組分的含量不發(fā)生變化；
（4）①依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)原理分析判斷；
②根據(jù)G=△H-T•△S判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行；

解答 解：（1）觀(guān)察表格中發(fā)現(xiàn)NH₄⁺水解顯酸性，PM2.5的酸堿性為酸性；試樣的pH值根據(jù)溶液中電荷守恒：c（H⁺）+c（K⁺）+c（Na⁺）+c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）+c（NO₃^-）+c（Cl^-）計(jì)算H⁺離子濃度為10^-4，該樣本的pH=4，
故答案為：4；
（2）洗滌含SO₂的煙氣，根據(jù)酸性氧化物的性質(zhì)可選 b．Na₂CO₃，c．Ca（OH）₂而氯化鈣和濃硫酸不與二氧化硫反應(yīng)，
故答案為：bc；
（3）2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H＜0．
①該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$；因?yàn)檎�反�?yīng)放熱，故溫度升高平衡左移，K值減小，故答案為：$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$；減��；
②a、到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化，t₁時(shí)刻V_正最大，之后隨反應(yīng)進(jìn)行速率發(fā)生變化，未到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤；
b、該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)減小，到達(dá)平衡后，溫度為定值，達(dá)最高，平衡常數(shù)不變，為最小，圖象與實(shí)際符合，故b正確；
c、t₁時(shí)刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，t₁時(shí)刻未到達(dá)平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d、NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為定值，t₁時(shí)刻處于平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：bd；
（4）①氣缸溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，原因是溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移；
故答案為：溫度升高，平衡正向移動(dòng)，NO的含量增大；
②2CO（g）=2C（s）+O₂（g），該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)．根據(jù)G=△H-T•△S，G＞0，不能實(shí)現(xiàn)，
故答案為：不能；△H＞0△S＜0，則在任何溫度下△G＞0，不可能自發(fā)進(jìn)行．

點(diǎn)評(píng) 該題綜合考查化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)知識(shí)，涉及離子的水解、pH值的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、自由能的應(yīng)用等，題目難度中等，注意相關(guān)知識(shí)的積累．