Question

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PM_2.5（直徑小于等于2.5μm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)PM_2.5、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）對(duì)PM_2.5樣本用蒸餾水處理制成待測(cè)試樣。若測(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	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PM_2.5的酸堿性為            ，試樣的pH值                        。

（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)+1/2O₂(g)=H₂O(g) H₌ -241.8KJ/mol  

C(s)+1/2O₂(g)=CO(g) H₌ -110.5KJ/mol

寫(xiě)出焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                        ；

②洗滌含SO₂的煙氣，以下物質(zhì)可作洗滌劑的是                        ；

a．Ca(OH)₂            b．Na₂CO₃             c．CaCl₂          d．NaHSO₃

（3）汽車(chē)尾氣中NO_x和CO的生成及轉(zhuǎn)化為：

①已知?dú)飧字猩�成NO的反應(yīng)為：N₂(g)+O₂(g)  2NO(g) H＞0

若1mol空氣含有0.8molN₂和0.2molO₂,1300℃時(shí)在密閉容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡。測(cè)得NO為8×10^-4mol.計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)K= ___________；汽車(chē)啟動(dòng)后，氣缸溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，原因是                        。

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)已知該反應(yīng)的H＞0，簡(jiǎn)述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù)                。

③目前，在汽車(chē)尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器可減少CO和NO的污染，其化學(xué)反應(yīng)方程式為      。

 

Answer 1

【答案】

（1）酸性；4；

（2）①C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)   ΔH=+131.3KJ/mol；②a、b；

（3）①4×10^-6；溫度越高，反應(yīng)速率加快，平衡右移；②該反應(yīng)是焓增，熵減的反應(yīng)，任何溫度下均不自發(fā)進(jìn)行；③2CO+2NO2CO₂+N₂

【解析】

（1）考查溶液中的電荷守恒具體計(jì)算，c(K⁺)+ c(H⁺)+ c(Na⁺)+c(NH₄⁺)= c(OH^—)+ 2 c(SO₄^2—)+2 c(NO₃^—)+ cCl^—),而c(OH^—)·c(H⁺)=10^-14,代入具體數(shù)據(jù)計(jì)算可得：c(OH^—)=10^-10mol/L，c(H⁺)=10^-4 mol/L；

（2）①由蓋斯定律，兩式相加可得：C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)   ΔH=+131.3KJ/mol；②吸收SO₂可用ab；

（3）①由題目未告訴容器體積，不妨令為1L注意近似處理，平衡時(shí)： c(N₂)=0.8mol/L, c(O₂) ="0.2mol/L," ，c(NO)=8×10^-8mol/L,將數(shù)據(jù)代入K=c²(NO)÷[c(N₂)·c(O₂)]= 4×10^-6；因?yàn)樵摲磻?yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)速率加快，平衡右移；②該反應(yīng)是焓增，熵減的反應(yīng)，由ΔG＝ΔH－TΔS，任何溫度下均不自發(fā)進(jìn)行；③產(chǎn)物為N₂和CO₂才無(wú)污染：2CO+2NO2CO₂+N₂

【規(guī)律提升】（1）溶液中的守恒規(guī)律要能夠靈活運(yùn)用，pH計(jì)算式不要忽略水的離子積，并看清溫度限制；（2）蓋斯定律的運(yùn)功要學(xué)會(huì)加減法的運(yùn)用，符號(hào)不要弄反；（3）平衡常數(shù)有關(guān)計(jì)算時(shí)，近似處理（兩個(gè)數(shù)相加減相差100倍以上，可以忽略小的數(shù)）、假設(shè)處理（例如假設(shè)體積）、三階段式等比較重要；（4）利用ΔG＝ΔH－TΔS判斷反應(yīng)進(jìn)行方向一定不要把符號(hào)弄反。

【考點(diǎn)定位】本題以PM_2.5等環(huán)保知識(shí)為背景，綜合考查反應(yīng)原理部分內(nèi)容，具體如下：（1）電荷守恒、pH計(jì)算、蓋斯定律計(jì)算、SO₂吸收問(wèn)題、平衡常數(shù)計(jì)算、反應(yīng)進(jìn)行方向的判斷、信息方程式的書(shū)寫(xiě)等。