Question

7．某市大氣質(zhì)量監(jiān)測站對市區(qū)出現(xiàn)霧霾時的大氣監(jiān)測發(fā)現(xiàn)：首先要污染物為PM_2.5，并對其進行分析．
（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)組分及濃度如下表：

離子	Ca2+	Na+	NH4+	SO42-	NO3-	Cl-
濃度/mol．L-1	2×10-6	6×10-6	2×10-5	4×10-6	3×10-5	2×10-6

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算該試樣的pH=5．
（2）該地區(qū)若有降雨則可大大緩解霧霾天氣，但也會帶來另一種環(huán)境問題：形成酸雨．
（3）環(huán)境治理要從根源一著手，減少SO₂、NO₂等氣體的排放是重要措施．汽車發(fā)動機工作時氣缸中會引發(fā)N₂和O₂的反應(yīng)，其能時變化示意圖如下：

   ①寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+184kJ•mol^-1．
   ②汽車啟動后，氣缸溫度越高，單位時間內(nèi)NO的排放量越大，其原因是：正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向著正向移動．
   ③將NO₂變成無害的N₂要找到合適的物質(zhì)G與適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件，G應(yīng)為還原劑（填“還原劑”或“氧化劑”）．下式中X必須為無污染的物質(zhì)，化學(xué)計量數(shù)n可為0．NO₂+G→N₂+H₂O+nX（未配平的反應(yīng)式）
   下列化合物中滿足上述反反應(yīng)式式中的G是ad（填字母代號）．
    a．NH₃  b．CO₂  c．SO₂  d．CH₃CH₂OH
（4）利用電化學(xué)傳感器能夠準確、快速地測定NO₂的含量．一種以ZrO₂為固體電解質(zhì)（傳遞O^2-），總反應(yīng)為：2NO+O₂=2NO₂，則其負極的電極反應(yīng)為NO+O^2--2e^-=NO₂．若傳感器檢測的電子流量為1×10^-3mol/s，則通過傳感器的NO的流量為15mg/s．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)溶液中電荷守恒計算出氫離子濃度，再計算出其pH；
（2）根據(jù)（1）的計算結(jié)果可知，該大氣的污染物溶于水容易形成酸雨；
（3）①根據(jù)能量變化圖計算反應(yīng)熱，反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和，從而書寫熱化學(xué)方程式；
②該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，根據(jù)溫度對化學(xué)平衡的影響分析；
③根據(jù)氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑的特點結(jié)合常見的氧化劑和還原劑來回答；
（4）原電池中負極失去電子被氧化，根據(jù)反應(yīng)2NO+O₂=2NO₂中化合價變化判斷負極反應(yīng)、寫出負極電極反應(yīng)式；根據(jù)電子守恒計算出通過傳感器的NO的流量．

解答 解：（1）溶液中電荷守恒：2c（Ca²⁺）+c（NH₄⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（NO₃^-）+c（Cl^-）+c（OH^-），則c（H⁺）-c（OH^-）=2c（SO₄^2-）+c（NO₃^-）+c（Cl^-）-2c（Ca²⁺）-c（NH₄⁺）-c（Na⁺）=（2×4×10^-6+3×10^-5+2×10^-6-2×2×10^-6-6×10^-6-2×10^-5）mol/L=1×10^-5mol/L，該溶液的pH=5，
故答案為：5；
（2）結(jié)合（1）可知，該空氣的污染物溶于水，溶液的pH=5＜5.6，所以降雨后會形成酸雨，故答案為：形成酸雨；
（3）①該反應(yīng)中的反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和=（946+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+184kJ/mol，所以N₂和O₂反應(yīng)生成NO的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+184kJ•mol^-1，
故答案為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+184kJ•mol^-1；
②該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，汽車啟動后，氣缸溫度越高，平衡向著正向移動，則單位時間內(nèi)生成NO的量越大，故其排放量越大，
故答案為：正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向著正向移動；
③將NO₂變成無害的N₂中，氮元素的化合價降低了，二氧化氮做氧化劑，需要加入還原劑，在下列四種物質(zhì)：a．NH₃b．CO₂c．SO₂d．CH₃CH₂OH中，能被二氧化氮氧化具有還原性的物質(zhì)有乙醇、二氧化硫和NH₃，而二氧化硫為大氣污染物，所以只有ad正確，
故答案為：還原劑；ad；
（4）以ZrO₂為固體電解質(zhì)（傳遞O^2-），總反應(yīng)為：2NO+O₂=2NO₂，負極失去電子被氧化，則負極NO失去電子生成二氧化氮，電極反應(yīng)式為：NO+O^2--2e^-=NO₂；若傳感器檢測的電子流量為1×10^-3mol/s，根據(jù)電子守恒，則每秒消耗的NO的物質(zhì)的量為：$\frac{0.001mol}{2}$=5×10^-4mol，所以通過傳感器的NO的流量為30g/mol×5×10^-4mol/s=0.015g/s=15mg/s，
故答案為：NO+O^2--2e^-=NO₂；15．

點評 本題考查了探究物質(zhì)組成、測量物質(zhì)含量的方法，題目難度中等，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識的能力，注意掌握原電池原理、熱化學(xué)方程式的書寫原則、影響化學(xué)平衡的因素等知識．