Question

（16分）最近全國各地持續出現霧霾天氣，其首要污染物是可吸入顆粒物PM_2.5和氮、硫的氧化物(PM_2.5直徑接近2.5×10^-6m，1納米=10^-9m)，主要來源為工業廢氣、機動車尾氣等。因此對PM_2.5、SO₂、NO_x進行研究、處理意義重大。
(1) 下列關于PM_2.5說法正確的是       
a.PM_2.5在空氣中形成了膠體；
b.PM_2.5表面積大，能吸附大量有毒、有害物質；
c.少開私家車，盡量選擇公交、地鐵出行，某種程度可以減少PM_2.5污染
(2) 取PM_2.5樣本用蒸餾水處理制得試樣，若測得該試樣所含水溶性無機離子及其平均
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

根據表中的數據判斷該試樣的酸堿性為       ，其pH=      。
（3）對汽車尾氣中的NOx進行研究
①NOx能形成酸雨，寫出NO₂轉化為HNO₃的化學方程式           。
②汽車尾氣系統中裝有催化轉化器，可將NOx還原成N₂排出，已知下列熱化學方程式：
ⅰ N₂(g) +O₂(g) 2NO(g) △H=+180.5kJ·mol^-1 
ⅱ  2C(s)+ O₂(g)2CO(g) △H ="-" 221.0 kJ·mol^-1
ⅲ C(s)+ O₂(g) CO₂( g) △H ="-" 393.5 kJ·mol^-1
溫度升高，反應ⅲ化學平衡常數         。（填“增大”或“減小”或“不變”）
寫出NO(g)和CO(g) 反應生成N₂(g) CO₂(g)的熱化學方程式               。
（4）將工廠廢氣中產生的SO₂通過下列流程，可以轉化為有應用價值的硫酸鈣等

①寫出反應Ⅰ的化學方程式：                。
②生產中，向反應Ⅱ的溶液中加入強還原性的對苯二酚等物質，目的是           。
③檢驗經過反應Ⅲ得到的氨態氮肥中SO₄^2-所用試劑是                。

Answer 1

（16分）
（1）b、c                                                    （2分）
(2)酸性  4                                        （各1分，共2分）
（3） ①   3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO                            （2分）
②減小                                                  （2分）
2NO (g)+2 CO (g) =N₂(g)+2CO₂(g) △H ="-" 746.5kJ/mol          （2分）
（4）① 2CaCO₃ +O₂ +2SO₂＝ 2CaSO₄ + 2CO₂                     （2分）
②防止亞硫酸銨(NH₄) ₂ SO₃被氧化                          （2分）
③鹽酸和氯化鋇（HCl 和 BaCl₂)                            （2分）

試題分析：（1）a、PM_2.5是指微粒直徑≤2.5×10^-6米的微粒，而膠粒直徑為1～100nm，即在10^-9～10^-7米之間，故在空氣中不只形成了膠體，還有濁液，故a錯誤；b．PM_2.5直徑小，表面積大，能吸附大量有毒、有害物質，故b正確；c．少開私家車，盡量選擇公交、地鐵出行，某種程度可以減少PM_2.5污染，故c正確，答案選bc；
（2）觀察表格中發現NH₄⁺水解顯酸性，PM2.5的酸堿性為酸性．試樣的pH值根據溶液中電荷守恒得c(K⁺)+c(Na⁺)+c(NH₄⁺)+c(H⁺)=2c(SO₄^2-)+c(NO₃^-)+c(Cl^-)計算c(H⁺)= 10^-4mol/L，pH值為4；
（3）①NO₂轉化為HNO₃的化學方程式為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
②ⅰN₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1       ①
ⅱ2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221.0kJ?mol^-1         ②
ⅲC（s）+O₂（g）═CO₂（ g）△H=-393.5kJ?mol^-1         ③
反應ⅲ正反應放熱，溫度升高平衡逆向移動，反應物濃度增大，生成物濃度減小，化學平衡常數減小；
由蓋斯定律，NO（g）和CO（g）反應生成N₂（g）、CO₂（g）的熱化學方程式可由③×2-①-②得到，即2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5kJ/mol；
（4）①根據反應物和生成物，寫出反應Ⅰ的化學方程式為：2CaCO₃+O₂+2SO₂=2CaSO₄+2CO₂；
②亞硫酸根離子易被空氣中的氧氣氧化，所以向反應Ⅱ的溶液中加入強還原性的對苯二酚等物質，目的是防止亞硫酸銨（NH₄）₂SO₃被氧化；
③檢驗SO₄^2-所用試劑是鹽酸和氯化鋇（HCl和BaCl₂）。