Question

10．大氣中可吸入顆粒物PM_2.5主要來源為燃煤、機(jī)動(dòng)車尾氣等．
（1）若取某PM_2.5樣本，用蒸餾水處理，測(cè)得溶液中含有的離子有：K⁺、Na⁺、NH₄⁺、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-，則該溶液為酸性（填“酸性”或“堿性”）溶液，其原因用離子方程式解釋是：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺．
（2）煤煙氣中的氮氧化物可用CH₄催化還原成無害物質(zhì)．若常溫下，1molNO₂與CH₄反應(yīng)，放出477.5kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是2NO₂（g）+CH₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955kJ/mol．
（3）安裝汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器也可減輕PM2.5的危害，其反應(yīng)是：2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{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明反應(yīng)在進(jìn)行到t₁時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是bd．

Answer 1

分析 （1）NH₄⁺水解顯酸性，PM2.5的酸堿性為酸性；
（2）根據(jù)NO₂與CH₄反應(yīng)成無害物質(zhì)，可知無害物質(zhì)氮?dú)狻⒍�氧化碳、水，又�?mol NO₂與CH₄反應(yīng)，放出477.5kJ熱量，結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫方法標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)應(yīng)反應(yīng)的焓變寫出；
（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、放電時(shí)正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
d、到達(dá)平衡后各組分的含量不發(fā)生變化．

解答 解：（1）觀察表格中發(fā)現(xiàn)NH₄⁺水解顯酸性，離子方程式為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，
故答案為：酸性；NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；
（2）根據(jù)NO₂與CH₄反應(yīng)成無害物質(zhì)，可知無害物質(zhì)氮?dú)�、二氧化碳、水，又�?mol NO₂與CH₄反應(yīng)，放出477.5kJ熱量，根據(jù)物質(zhì)的變化與能量的變化成正比，可得該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是2NO₂（g）+CH₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955kJ/mol，
故答案為：2NO₂（g）+CH₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955kJ/mol；
（3）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）}$；因?yàn)檎�反�?yīng)放熱，故溫度升高平衡左移，K值減小，故答案為：$\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．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(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、蓋斯定律的應(yīng)用、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．