Question

中国环境监测总站数据显示，颗粒物（PM_2.5等）为连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等．因此，对PM_2.5、SO₂、NOx等进行研究具有重要意义．请回答下列问题：
（1）将PM_2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样．若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K+	Na+	NH4+	SO42-	NO8-	Cl-
浓度/mol?L-1	4×10-6	6×10-6	2×10-5	4×10-5	3×10-5	2×10-5

根据表中数据计算PM_2.5待测试样的pH=

 

．
（2）NO_x是汽车尾气的主要污染物之一．汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=

 

．
②汽车汽油不完全燃烧时还产生CO，有人设想按下列反应除去CO：
2CO（g）=2C（s）+O₂（g），已知该反应的△H＞0，该设想能否实现？

 

．你的依据是

 

．
（3）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应

 

．
②用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是

 

．
（4）由Mg可制成“镁一次氯酸盐”电池，其装置示意图如图，则镁电极发生的电极反应式为

 

，该电池总反应的离子方程式为

 

．

Answer 1

考点：有关反应热的计算,化学电源新型电池,pH的简单计算,二氧化硫的污染及治理

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据溶液中电荷守恒计算；
（2）①根据能量变化图计算反应热，反应热=反应物的键能和-生成物的键能和；
②根据△H-T△S＞0时，反应不能自发进行；
（3）①从流程图可知，在反应器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI；
②HI分解是可逆反应，分离出氢气有利于平衡正向移动．
（4）由图可知镁-次氯酸盐”燃料电池中Mg与ClO^-、H₂O反应生成Cl^-与Mg（OH）₂，正极得到电子发生还原反应，负极失去电子发生氧化反应．

解答： 解：（1）溶液中电荷守恒：C（K⁺）+C（NH₄⁺）+C（H⁺）=2C（SO₄^2-）+C（NO₃^-）+C（Cl^-），得C（H⁺）=1×10^-4mol?L^-1，pH值为4，
故答案为：4；
（2）①该反应中的反应热=反应物的键能和-生成物的键能和=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol；
故答案为：+183kJ/mol；
②该反应的反应物有2mol气体，生成物有1mol气体，△S＜0，△H＞0，所以，△H-T△S＞0，反应不能自发进行；
故答案为：不能；该反应是焓增、熵减的反应，△H-T△S＞0；
（3）①从流程图可知，在反应器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI，反应方程式为SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺，故答案为：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
②HI分解为可逆反应，及时分离出产物H₂，有利于反应正向进行；
故答案为：HI分解为可逆反应，及时分离出产物H₂，有利于反应正向进行；
（4）由图可知镁-次氯酸盐”燃料电池中Mg与ClO^-、H₂O反应生成Cl^-与Mg（OH）₂，该电池反应的总反应方程式为Mg+ClO^-+H₂O=Cl^-+Mg（OH）₂，正极电极反应是ClO-离子得到电子发生还原反应，电极反应为：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-，负极电极反应是Mg失去电子发生氧化反应，电极反应为：Mg-2e^-+2OH^-=Mg（OH）₂；
故答案为：Mg-2e^-+2OH^-=Mg（OH）₂；Mg+ClO^-+H₂O=Cl^-+Mg（OH）₂．

点评：本题考查的知识点较多，既考查了电化学又考查了反应热的问题，对学生综合运用知识能力有一定的要求，特别是根据图中信息写电极反应，要求学生有较好从图中获取信息的能力，整个题目难度较大．