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PM2.5（直徑小于等于2.5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、NOx等進行研究具有重要意義。
請回答下列問題：
（1）將PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣。
若測得該試樣所含離子的化學組分及其濃度如下表：

離子	H+	K+	Na+	NH4+	SO42－	NO3－	Cl－
濃度/mol·L－1	未測定	4×10－6	6×10－6	2×10－5	4×10－5	3×10－5	2×10－5

 
根據表中數據判斷試樣的pH=         。
（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^－1
C（s）+1/2O₂（g）="CO" （g）       △H=－110.5kJ·mol^－1
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．CaCl₂D．NaHSO₃
（3）汽車尾氣中有NOx和CO的生成及轉化
① 若1mol空氣含0.8molN₂和0.2molO₂，汽缸中的化學反應式為N₂ (g)+O₂(g)2NO(g) △H0
1300℃時將1mol空氣放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，汽缸溫度越高，單位時間內NO排放量越大，其原因是           。
②目前，在汽車尾氣系統中裝置催化轉化器可減少CO和NOx的污染，其化學反應方程式為        　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　                    。
③ 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△H0，判斷該設想能否實現并簡述其依據：                   。

Answer 1

（1）PH=4
（2）①C(s)+H₂O(g)=H₂(g)+CO(g) △H=+131.3kJ/mol ②  A  B
（3）①4×10^-6，溫度越高，反應速率越大  ②2XCO+2NO_X2XCO₂+N₂
③不能實現，因為該反應的△H>0,△S<0,所以△G>0

試題分析：（1）根據溶液呈電中性的原理可得c(H⁺)+c(K⁺)+c(Na⁺)+c(NH₄⁺)=2c(SO₄^2－)+c(NO₃^－)+c(Cl^－)。將各個數值代入上述式子可得c(H⁺)=1.0×10^－4mol/L,所以pH=4；（2）① ②－①整理可得C(s)+H₂O(g)=H₂(g)+CO(g) △H=+131.3kJ/mol；②A．Ca(OH) ₂+ SO₂=CaSO₃↓+H₂O；正確。B．Na₂CO₃+ SO₂=Na₂SO₃+ CO₂。正確。C．CaCl₂不反應，不能作吸收劑，錯誤。D．NaHSO₃不反應，不能作吸收劑，錯誤。（3）①在反應開始時，n(N₂)=0.8mol；n(O₂)=0.2mol;n(NO)=0;當反應達到平衡時，n(N₂)=(0.8-4×10^-4)mol
n(O₂)=(0.2-4×10^-4)mol; n(NO)= 8×10^-4mol.假設氣缸的容積為VL。則該溫度下的平衡常數。汽車啟動后，汽缸溫度越高，單位時間內NO排放量越大，是因為升高溫度，化學反應速率加快。②根據已知條件結合質量守恒定律可得反應方程式為：2XCO+2NO_X 2XCO₂+N₂。③由于反應2CO（g）=2C（s）+O₂（g）△H>0是個體系混亂程度減小的吸熱反應。ΔH>0；△S<0，根據體系的自由能ΔG=ΔH-T·ΔS>0，.所以該設想不能實現。