Question

中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站數(shù)據(jù)顯示，顆粒物（PM_2.5等）為連續(xù)霧霾過(guò)程影響空氣質(zhì)量最顯著的污染物，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、NOx等進(jìn)行研究具有重要意義．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）將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-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)計(jì)算PM_2.5待測(cè)試樣的pH=

 

．
（2）NO_x是汽車(chē)尾氣的主要污染物之一．汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)引發(fā)N₂和O₂反應(yīng)，其能量變化示意圖如下：

①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=

 

．
②當(dāng)尾氣中空氣不足時(shí)，NO_x在催化轉(zhuǎn)化器中被還原成N₂排出．寫(xiě)出NO被CO還原的化學(xué)方程式

 

．
（3）NH₃催化還原氮氧化物（SCR）技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)．發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是：2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）

180℃

催化劑

2N₂（g）+3H₂O（g）△H＜0．為提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是（任意填一種）

 

．
（4）利用ClO₂ 氧化氮氧化物反應(yīng)過(guò)程如下：NO

反應(yīng)Ⅰ

NO₂ 

反應(yīng)Ⅱ

N₂
（反應(yīng)Ⅰ試劑為：ClO₂、H₂O；反應(yīng)Ⅱ試劑為：Na₂SO₃溶液）
反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式是2NO+ClO₂+H₂O═NO₂+HNO₃+2HCl，反應(yīng)Ⅱ的離子方程式是

 

．若有11.2L N₂生成（標(biāo)準(zhǔn)狀況），共消耗NO

 

 g．
（5）工業(yè)廢氣中含有的NO₂還可用電解法消除．用NO₂為原料可制新型綠色硝化劑N₂O₅．制備方法之一是先將
NO₂轉(zhuǎn)化為N₂O₄，然后采用電解法制備 N₂O₅，裝置如圖所示．Pt乙為陰極，電解池中生成N₂O₅的電極反應(yīng)式是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)的計(jì)算,有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,電解原理

專(zhuān)題：氧化還原反應(yīng)專(zhuān)題,化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）根據(jù)溶液中電荷守恒計(jì)算H⁺離子濃度，再根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計(jì)算；
（2）①根據(jù)蓋斯定律計(jì)算；
②NO與CO在催化劑條件下反應(yīng)生成氮?dú)馀c二氧化碳；
（3）為提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析解答；
（4）二氧化氮被還原為氮?dú)猓瑒t亞硫酸根被氧化得到硫酸根；根據(jù)原子守恒計(jì)算二氧化氮物質(zhì)的量，再根據(jù)方程式Ⅰ計(jì)算NO的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算NO的質(zhì)量；
（5）由N₂O₄制取N₂O₅需要是去電子，所以N₂O₅在陽(yáng)極區(qū)生成．

解答： 解：（1）根據(jù)電荷守恒得：[H⁺]+[K⁺]+[Na⁺]+[NH₄⁺]=2[SO₄^2-]+[NO₃^-]+[Cl^-]，將表中數(shù)據(jù)帶入得：[H⁺]=10^-4，pH=-lg[H⁺]=4，故答案為：4；
（2）①根據(jù)蓋斯定律計(jì)算，反應(yīng)N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）的△H=945kJ/mol+498kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，故答案為：+183kJ/mol；
②汽車(chē)尾氣系統(tǒng)中裝置反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CO+2NO

催化劑  .

2CO₂+N₂，故答案為：2CO+2NO 

催化劑  .

 2CO₂+N₂；
（3）為提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可采取的措施是：增大NH₃濃度（或減小壓強(qiáng)、降低溫度），
故答案為：增大NH₃濃度（或減小壓強(qiáng)、降低溫度）；
（4）二氧化氮被還原為氮?dú)�，則亞硫酸根被氧化得到硫酸根，反應(yīng)離子方程式為：2NO₂+4SO₃^2-=N₂+4SO₄^2-；
11.2L氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量=

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，
根據(jù)N原子守恒可知二氧化氮物質(zhì)的量=0.5mol×2=1mol，由2NO+ClO₂+H₂O═NO₂+HNO₃+2HCl可知，消耗NO的物質(zhì)的量=2×1mol=2mol，故消耗NO的質(zhì)量=2mol×30g/mol=60g，
故答案為：2NO₂+4SO₃^2-=N₂+4SO₄^2-；60；
（5）從電解原理來(lái)看，N₂O₄制備N(xiāo)₂O₅為氧化反應(yīng)，則N₂O₅應(yīng)在陽(yáng)極區(qū)生成，電極反應(yīng)式為：N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺，故答案為：N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)知識(shí)，涉及溶液pH計(jì)算、反應(yīng)熱計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素、氧化還原反應(yīng)及計(jì)算、電解原理等，題目難度中等，注意相關(guān)知識(shí)的積累．