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PM2.5(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)車尾氣等。因此,對(duì)PM2.5、SO2、NOx等進(jìn)行研究具有重要意義。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)將PM2.5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+	N	S	N	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PM2.5的酸堿性為　　　　　　,試樣的pH=　　　　　　　　。

(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)+O2(g) H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1 ①

C(s)+O2(g) CO(g)　 ΔH=-110.5 kJ·mol-1 ②

寫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)　ΔH>0

若1 mol空氣含0.8 mol N2和0.2 mol O2,1 300℃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=　　　　　　　　　 。

汽車啟動(dòng)后,汽缸溫度越高,單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大,原因是　　　　　　　　　　　　　　 　　。

②汽車燃油不完全燃燒時(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ΔH>0,簡(jiǎn)述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù):

。

③目前,在汽車尾氣系統(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

（1）酸性 4

（2）①C(s)+ H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ/mol

②a、b

(3) ①4×10-6 溫度升高，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】

試題分析：（1）根據(jù)電荷守恒規(guī)律得c（Cl-）+ c（NO3-）+2 c（SO42-）= c（K+）+ c（Na+）+c（NH4+）+ c（H+），計(jì)算可得c（H+）=1×10-4mol/L,pH=4, PM2.5的酸堿性為酸性；

（2）①根據(jù)蓋斯定律可得焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式=②-①，所以答案是C(s)+ H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ/mol；

②二氧化硫可與氫氧化鈣、碳酸鈉溶液反應(yīng)，但不與氯化鈣、亞硫酸氫鈉溶液反應(yīng)，所以作洗滌劑的是氫氧化鈣、碳酸鈉，答案選ab；

（3）①N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH>0，開始時(shí)0.8 mol N2和0.2 mol O2, 達(dá)到平衡, NO為8×10-4mol。根據(jù)化學(xué)方程式可計(jì)算出平衡時(shí)氮?dú)�、氧氣的物質(zhì)的量分別為0.7996mol、0.1996mol，NO的系數(shù)是2，所以化學(xué)平衡常數(shù)K=c（NO）2/c(N2)c(O2)=n（NO）2/n(N2)n(O2)= (8×10-4mol)2/0.7996mol×0.1996mol=4×10-6；該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)速率越快，對(duì)正反應(yīng)有利，NO的排放量越大；

②從方程式上判斷，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；

③汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器，目的是把有毒氣體轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體二氧化碳、氮?dú)�，所以化學(xué)方程式為2CO+2NO2CO2+N2

考點(diǎn)：考查電荷守恒規(guī)律的應(yīng)用，溶液pH的計(jì)算，蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，反應(yīng)自發(fā)的判斷，化學(xué)方程式的書寫