Question

4．今年入冬以來，銀川霧霾天氣頻繁出現(xiàn)，空氣質(zhì)量很差，嚴重影響市民的生活和健康．其中首要污染物為可吸入顆粒物PM_2.5，其主要來源為燃煤、機動車尾氣等．因此，對PM_2.5、SO₂、NO_x等進行研究具有重要意義．請回答下列問題：
（1）將PM_2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣．
若測得該試樣所含水溶性無機離子的化學(xué)組分及其平均濃度如表：

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PM₂₅的酸堿性為酸性，試樣的pH=4．
（2）為減少SO₂的排放，常采取的措施有：
①將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料．已知：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1
C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1
寫出焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+13l.3kJ•mol^-1．
②洗滌含SO₂的煙氣．以下物質(zhì)可作洗滌劑的是a、b．
a．Ca（OH）₂      b．Na₂CO₃       c．CaCl₂d．NaHSO₃
（3）汽車尾氣中NOx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若1mol空氣含0.8molN₂和0.2molO₂，1300℃時在密閉容器內(nèi)反應(yīng)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(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．
②目前，在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)化器可減少CO和NO的污染，反應(yīng)方程式為2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂+N₂．

Answer 1

分析 （1）觀察表格中發(fā)現(xiàn)NH₄⁺水解顯酸性，PM2.5的酸堿性為酸性；
（2）①利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱；
②二氧化硫使酸性氧化物和堿或堿性鹽溶液反應(yīng)；
（3）①計算出平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量，結(jié)合平衡常數(shù)的表達式計算；依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和平衡移動原理分析判斷；
②根據(jù)生成物為氮氣和二氧化碳書寫．

解答 解：（1）觀察表格中發(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)溶液中電荷守恒計算H+離子濃度為10^-4，PH值為4，故答案為：酸性；4；
（2）①已知：①H₂ （g）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）=H₂O（g）△H=-241.81kJ•mol^-1，
②C （s）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）=CO （g）△H=-110.51kJ•mol^-1，
利用蓋斯定律，將②-①可得C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H=（-110.51kJ•mol^-1）-（-241.81kJ•mol^-1）=++13l.3 kJ•mol^-1；
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+13l.3 kJ•mol^-1；
②洗滌含SO₂的煙氣，根據(jù)酸性氧化物的性質(zhì)選a．Ca（OH）₂ b．Na₂CO₃，故答案為：a、b；
（3）①已知氣缸中生成NO的反應(yīng)為：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0．若氣缸中進入1mol空氣（1mol空氣含有0.8mol N₂和0.2mol O₂），1300℃時在密閉容器內(nèi)反應(yīng)達到平衡．測得NO為8×10^-4mol，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量相同，計算平衡常數(shù)時可以用物質(zhì)的量代替平衡濃度計算，先計算物質(zhì)的平衡量，N₂為0.8mol-4×10^-4 mol，O₂為0.2mol-4×10^-4 mol，帶入平衡常數(shù)表達式即可，得K=$\frac{{c}^{2}（NO）}{c（{N}_{2}）c（{O}_{2}）}$=$\frac{（8×1{0}^{-4}）^{2}}{（0.8-4×1{0}^{-4}）×（0.2-4×1{0}^{-4}）}$=4×10^-6，
氣缸溫度越高，單位時間內(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：4×10^-6；溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移；
②汽車尾氣系統(tǒng)中裝置反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CO+2NO $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$ 2CO₂+N₂，故答案為：2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂+N₂．

點評 本題綜合考查化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)知識，涉及pH值的計算、蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡常數(shù)的計算等，題目難度中等，注意相關(guān)知識的積累．