Question

研究二氧化硫、氮氧化物、PM2.5等大氣污染物的治理具有重要意義。
（1）對PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣。若測得該試樣中除H⁺和OH^﹣外其它水溶性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-1	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）含SO₂的工業廢氣處理：廢氣的將含有SO₂的廢氣通過裝有石灰石漿液的脫硫裝置可以除去其中的二氧化硫，在廢氣脫硫的過程中，所用的石灰石漿液在進入脫硫裝置前，需通一段時間的二氧化碳，以增加其脫硫效率；脫硫時控制漿液的pH值，此時漿液含有的亞硫酸氫鈣可以被氧氣快速氧化生成硫酸鈣。
二氧化碳與石灰石漿液反應得到的產物為             。
亞硫酸氫鈣被足量氧氣氧化生成硫酸鈣的化學方程式為                。
（3）汽車尾氣中NOx和CO的生成及轉化。
①已知氣缸中生成NO的反應為：N₂(g)+O₂(g） 2NO(g） H＞0
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在汽車尾氣系統中安裝催化轉化器，使NO和CO迅速發生反應轉化成對環境無污染的氣體，可減少CO和NO的污染，反應的化學方程式為              。
（4）用CH₄催化還原NOx可消除氮的氧化物的污染。例如：
CH₄(g)＋4NO₂(g）＝ 4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g）△H＝－574kJ·mol^—1
CH₄(g)＋4NO(g）＝ 2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g）△H＝－1160kJ·mol^—1
H₂O(g）＝ H₂O(l）△H＝－144kJ·mol^—1
取標準狀況下4.48LCH₄還原NO₂和NO的混合物，若氮氧化物完全被還原，且生成H₂O(l)，則放出的總熱量Q的取值范圍是              。

Answer 1

（1）4 (3分)
（2）Ca(HCO₃)₂或碳酸氫鈣(2分）  Ca(HSO₃)₂ + O₂ = CaSO₄ + H₂SO₄(2分)
（3）①溫度升高，反應速率加快，且平衡向正反應方向移動(2分)
②2CO + 2NO  2CO₂ + N₂ (2分)
（4）191kJ﹤Q﹤249.6kJ（4分）

試題分析：（1）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計算H^＋離子濃度為10^-4，PH值為4；
（2）CO₂與CaCO₃反應生成易溶的Ca(HCO₃)₂；亞硫酸氫鈣具有還原性，可被氧化為硫酸鈣，反應的方程式為Ca(HSO₃)₂ + O₂ = CaSO₄ + H₂SO₄；
（3）①氣缸溫度越高，單位時間內NO排放量越大，原因是溫度升高，反應速率加快，平衡右移；
②汽車尾氣系統中裝置反應的化學方程式為 2CO + 2NO  2CO₂ + N₂；
（4）①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=－574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=－1160kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=－44.0kJ?mol^-1
由蓋斯定律①+②+③×2得到：CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）；△H="-1910" kJ?mol^-1；
則熱化學方程式為：④CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=－955 kJ?mol^-1；
由蓋斯定律②+③×2得到：⑤CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=－1248kJ?mol^-1
標準狀況下4.48LCH₄物質的量為0.2mol，用極限法，如果全部按照④，放出熱量191kJ，如果全部按照⑤，放出熱量249.6kJ，所以Q的取值范圍是191kJ﹤Q﹤249.6kJ。