Question

某市對大氣進行監(jiān)測，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）其主要來源為燃煤、機動車尾氣等．因此，對PM2.5、SO₂、NO_x等進行研究具有重要意義．請回答下列問題：
（1）對PM2.5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下表（H⁺與OH^-未列出）：

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PM2.5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

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol   C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ/mol，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NO_x和CO的生成及轉(zhuǎn)化為：
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，計算該溫度下的平衡常數(shù)的數(shù)值，并寫出計算過程；
②汽車啟動后，氣缸溫度越高，單位時間內(nèi)NO排放量越大，原因是

 

．
③汽車燃油不完全燃燒時產(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，簡述該設(shè)想能否實現(xiàn)的依據(jù)

 

．

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減小鹽溶液反應(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；
②依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和平衡移動原理分析判斷；
③根據(jù)G=△H-T?△S判斷反應(yīng)能否自發(fā)進行；

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）+

1

2

O₂ （g）=H₂O（g）；△H=-241.81kJ?mol^-1，
②C （s）+

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，書寫計算得K=

c2(NO)

c(N2)c(O2)

=

(8×10-4mol)2

(0.8-4×10-4)mol×(0.2-4×10-4)mol

=4×10^-6，故答案為：4×10^-6；
②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；
③2CO（g）=2C（s）+O₂（g），該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)．根據(jù)G=△H-T?△S，G＞0，不能實現(xiàn)；
故答案為：該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)．根據(jù)△G=△H-T△S，△G＞0，不能實現(xiàn)；

點評：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、化學(xué)平衡常數(shù)的計算、自由能的應(yīng)用等，題目難度中等，注意相關(guān)知識的積累．