Question

17．某市對大氣進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該市首要污染物為可吸入顆粒物PM₂₅（直徑小于等于2.5μm的懸浮顆粒物），其主要來源為燃煤、機動車尾氣等．因此，對PM₂₅、SO₂、NO_x等進行研究具有重要意義．請回答下列問題：
（1）為減少SO₂的排放，常采取的措施有：
①將煤轉化為清潔氣體燃料．
已知：H₂（g）+$\frac{1}{2}{O_2}（g）={H_2}$O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1
C（s）+$\frac{1}{2}{O_2}$（g）=CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1
寫出焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式：C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO（g）△H=+131.3kJ/mol．
②洗滌含SO₂的煙氣．以下物質可作洗滌劑的是ab．
a．Ca（OH）₂      b．Na₂CO₃       c．CaCl₂ d．NaHSO₃
（2）汽車尾氣中NOx和CO的生成及轉化
①已知汽缸中生成NO的反應為：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0若1mol空氣含0.8molN₂和0.2molO₂，1300°C時在密閉容器內反應達到平衡，測得NO為8×10^-4mol．計算該溫度下的平衡常數(shù)K≈4×10^-6．
汽車啟動后，汽缸溫度越高，單位時間內NO排放量越大，原因是該反應是吸熱反應，溫度升高，反應速率加快，平衡向正方向移動，單位時間內產生的NO多．
②汽車燃油不完全燃燒時產生CO，有人設想按下列反應除去CO：2CO（g）═2C（s）+O₂（g）已知該反應的△H＞0，簡述該設想能否實現(xiàn)的依據：不能實現(xiàn)，因為該反應的△H＞0，△S＜0，所以△H-T△S＞0．
③目前，在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉化器可減少CO和NO的污染，其化學反應方程式為2XCO+2N0_X 2XCO₂+N₂．

Answer 1

分析 （1）①利用蓋斯定律，通過已知熱化學方程式運算得目標熱化學方程式；
②依據二氧化硫的性質：是一種酸性氧化物可以和堿反應，二氧化硫溶于水得亞硫酸，酸性強于碳酸，所以可以和碳酸鈉溶液反應；
（2）①列三段表示出各種物質平衡時的濃度，帶入平衡常數(shù)表達式；N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0，該反應是吸熱反應，溫度升高，反應速率加快，平衡向正方向移動，單位時間內產生的NO多；
②利用反應能否自發(fā)進行的判據△H-T△S；
③CO和NOx在催化劑的作用下發(fā)生氧化還原反應生成無毒的二氧化碳和氮氣．

解答 （2）①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂0 （g）△H=-241.8kJ•mol^-1 ①
C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO （g）△H=-110.5kJ•mol^-1②
利用蓋斯定律將方程式變形：②-①得 C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO（g）△H=+131.3kJ/mol，
故答案為：C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO（g）△H=+131.3kJ/mol；
②二氧化硫是酸性氧化物所以具有酸性氧化物的通性能夠與堿反應：SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O；
二氧化硫水溶液是亞硫酸所以也能夠與碳酸鈉反應：SO₂+Na₂CO₃=Na₂SO₃+CO₂↑所以可以用氫氧化鈣溶液和碳酸鈉溶液做洗滌劑；
二氧化硫與氯化鈣溶液不反應，且在亞硫酸氫鈉溶液中的溶解度很小，所以不能用氯化鈣和亞硫酸氫鈉溶液做洗滌液，
故答案為：ab；
（3）①設反應容器的體積是aL
根據題意得：
               N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
初始濃度       $\frac{0.8}{a}$     $\frac{0.2}{a}$         0

轉化濃度   $\frac{4×1{0}^{-4}}{a}$  $\frac{4×1{0}^{-4}}{a}$   $\frac{8×1{0}^{-4}}{a}$，

平衡濃度 $\frac{0.8}{a}$-$\frac{4×1{0}^{-4}}{a}$$\frac{0.2}{a}$-$\frac{4×1{0}^{-4}}{a}$$\frac{8×1{0}^{-4}}{a}$
將各種物質的濃度帶入表達式 得K=$\frac{{c}^{2}（NO）}{c（{N}_{2}）c（{O}_{2}）}$≈4×10^-6，
故答案為：4×10^-6；
汽缸中發(fā)生的化學反應：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0，這是個吸熱反應，溫度升高，反應速率加快，平衡向正方向移動，單位時間內產生的NO多，
故答案為：該反應是吸熱反應，溫度升高，反應速率加快，平衡向正方向移動，單位時間內產生的NO多；
②2CO（g）=2C（s）+O₂（g）是一個熵值減小的反應即：△S＜0，同時又是一個△H＞O，所以△H-T△S一定大于0，所以任何條件下不能自發(fā)進行，
故答案為：不能實現(xiàn)，因為該反應的△H＞0，△S＜0，所以△H-T△S＞0；
③CO和NOx在催化劑發(fā)生反應：2XCO+2N0_X 2XCO₂+N₂，故答案為：2XCO+2N0_X 2XCO₂+N₂．

點評 本題考查了pH值的計算、蓋斯定律求反應熱、化學平衡常數(shù)的計算、反應進行方向的判斷，題目綜合性非常強，涉及知識點多，難度中等，同時又結合了環(huán)境的污染和治理，題目又比較新穎，是高考的熱門話題，解題時應該結合相應的知識，認真解答．