Question

2013年，霧霾天氣多次肆虐全國各地．監(jiān)測發(fā)現(xiàn)霧霾天氣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），其主要來源為燃煤、機(jī)動車尾氣等．
（1）將PM_2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣．已知該試樣中已測出的所含水溶性無機(jī)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PM_2.5樣本的酸堿性為

 

，試樣的pH=

 

．
（2）煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH₄催化還原NO_X可以消除氮氧化物的污染．已知：
CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867.0kJ/mol
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
寫出CH₄催化還原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式：

 

．
（3）已知汽缸中生成NO的反應(yīng)為：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0，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

 

．
（4）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）△H＜0
①該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為

 

②若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，如圖，各示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t₁時刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

（填代號）．

（5）已知NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O．實(shí)驗(yàn)測得NaNO₂溶液顯堿性，原因是

 

（用離子方程式表示）．若25℃時測得某NaNO₂溶液的pH=12，則該溶液中由水電離出的c（OH^-）為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：常見的生活環(huán)境的污染及治理,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,鹽類水解的應(yīng)用

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)樣本中含有NH₄⁺，NH₄⁺水解顯酸性；根據(jù)溶液中電荷守恒計算H⁺離子濃度，然后求出PH；
（2）利用蓋斯定律寫出熱化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，平衡向吸熱的方向移動；
（4）①化學(xué)平衡常數(shù)是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫；
②到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化，各組分的含量不發(fā)生變化；
（5）根據(jù)NaNO₂為強(qiáng)堿弱酸鹽，NO₂^-水解使水溶液呈堿性；
NaNO₂溶液中水電離出的氫氧根離子濃度為水的離子積常數(shù)與氫離子濃度的比．

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；
溶液中電荷守恒：C（K⁺）+c（Na⁺）+C（NH₄⁺）+C（H⁺）=2C（SO₄^2-）+C（NO₃^-）+C（Cl^-），得C（H⁺）=1×10^-4mol?L^-1，pH值為4，
故答案為：酸性；4；
（2）CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867.0kJ/mol①
     2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol                        ②
     H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol                           ③
由蓋斯定律，將①-②+③×2，可得CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（l）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（l）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol；
（3）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：溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移；
（4）①化學(xué)平衡常數(shù)是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為

c2(CO2)?c(N2)

c2(NO)?c2(CO)

，
故答案為：

c2(CO2)?c(N2)

c2(NO)?c2(CO)

；
②到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化，各組分的含量不發(fā)生變化，在進(jìn)行到t₁時刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是b，故選：b；
（5）NaNO₂是強(qiáng)堿弱酸鹽，NO₂^-水解：NO₂^-+H₂O?HNO₂+OH^-，促進(jìn)水電離，溶液呈堿性，溶液中水電離出的c（OH^-） 為水的離子積常數(shù)與c（H⁺）的比，所以水電離出來的c（OH^-）=

10-14

10-12

mol/L=10^-2 mol/L，
故答案為：NO₂^-+H₂O?HNO₂+OH^-；10^-2mol/L．

點(diǎn)評：本題綜合考查化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)知識，涉及離子的水解、pH值的計算、蓋斯定律的應(yīng)用、外界條件對化學(xué)平衡的影響、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．