Question

某市對大氣進行監測，發現該市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、機動車尾氣等。因此，對PM_2.5、SO₂、NO_x等進行研究具有重要意義。請回答下列問題：

（1）對PM_2.5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組分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

 

根據表中數據判斷PM_2.5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將煤轉化為清潔氣體燃料。已知：H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(g) H₌ -241.8KJ/mol  

C(s)+1/2O₂(g)=CO(g) H₌ -110.5KJ/mol

寫出焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式                        ；

②洗滌含SO₂的煙氣，以下物質可作洗滌劑的是                        ；

a．Ca(OH)₂            b．Na₂CO₃             c．CaCl₂          d．NaHSO₃

（3）汽車尾氣中NO_x和CO的生成及轉化為：

①已知氣缸中生成NO的反應為：N₂(g)+O₂(g)  2NO(g) H＞0

若1mol空氣含有0.8molN₂和0.2molO₂,1300℃時在密閉容器內反應達到平衡。測得NO為8×10^-4mol.計算該溫度下的平衡常數K= ___________；汽車啟動后，氣缸溫度越高，單位時間內NO排放量越大，原因是                        。

②汽車燃油不完全燃燒時產生CO，有人設想按下列反應除去CO：

2CO(g)=2C(s)+O₂(g)已知該反應的H＞0，簡述該設想能否實現的依據                。

③目前，在汽車尾氣系統中裝置催化轉化器可減少CO和NO的污染，其化學反應方程式為      。

 

Answer 1

【答案】

（1）酸性；4；

（2）①C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)   ΔH=+131.3KJ/mol；②a、b；

（3）①4×10^-6；溫度越高，反應速率加快，平衡右移；②該反應是焓增，熵減的反應，任何溫度下均不自發進行；③2CO+2NO2CO₂+N₂

【解析】

（1）考查溶液中的電荷守恒具體計算，c(K⁺)+ c(H⁺)+ c(Na⁺)+c(NH₄⁺)= c(OH^—)+ 2 c(SO₄^2—)+2 c(NO₃^—)+ cCl^—),而c(OH^—)·c(H⁺)=10^-14,代入具體數據計算可得：c(OH^—)=10^-10mol/L，c(H⁺)=10^-4 mol/L；

（2）①由蓋斯定律，兩式相加可得：C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)   ΔH=+131.3KJ/mol；②吸收SO₂可用ab；

（3）①由題目未告訴容器體積，不妨令為1L注意近似處理，平衡時： c(N₂)=0.8mol/L, c(O₂) ="0.2mol/L," ，c(NO)=8×10^-8mol/L,將數據代入K=c²(NO)÷[c(N₂)·c(O₂)]= 4×10^-6；因為該反應為吸熱反應，溫度越高，反應速率加快，平衡右移；②該反應是焓增，熵減的反應，由ΔG＝ΔH－TΔS，任何溫度下均不自發進行；③產物為N₂和CO₂才無污染：2CO+2NO2CO₂+N₂

【規律提升】（1）溶液中的守恒規律要能夠靈活運用，pH計算式不要忽略水的離子積，并看清溫度限制；（2）蓋斯定律的運功要學會加減法的運用，符號不要弄反；（3）平衡常數有關計算時，近似處理（兩個數相加減相差100倍以上，可以忽略小的數）、假設處理（例如假設體積）、三階段式等比較重要；（4）利用ΔG＝ΔH－TΔS判斷反應進行方向一定不要把符號弄反。

【考點定位】本題以PM_2.5等環保知識為背景，綜合考查反應原理部分內容，具體如下：（1）電荷守恒、pH計算、蓋斯定律計算、SO₂吸收問題、平衡常數計算、反應進行方向的判斷、信息方程式的書寫等。