Question

某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM_2.5（直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物）其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM_2.5、SO₂、NO_x等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：

（1）对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-	NO3-	Cl-
浓度/mol.L	4×10-6	6×10-6	2×10-5	4×10-5	3×10-5	2×10-5

 

根据表中数据判断PM_2.5的酸碱性为            ，试样的pH值                        。

（2）为减少SO₂的排放，常采取的措施有：

①将煤转化为清洁气体燃料。已知：H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(g) H₌ -241.8KJ/mol  

C(s)+1/2O₂(g)=CO(g) H₌ -110.5KJ/mol

写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式                        ；

②洗涤含SO₂的烟气，以下物质可作洗涤剂的是                        ；

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

（3）汽车尾气中NO_x和CO的生成及转化为：

①已知气缸中生成NO的反应为：N₂(g)+O₂(g)  2NO(g) H＞0

若1mol空气含有0.8molN₂和0.2molO₂,1300℃时在密闭容器内反应达到平衡。测得NO为8×10^-4mol.计算该温度下的平衡常数K= ___________；汽车启动后，气缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是                        。

②汽车燃油不完全燃烧时产生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，简述该设想能否实现的依据                。

③目前，在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染，其化学反应方程式为      。

 

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；温度越高，反应速率加快，平衡右移；②该反应是焓增，熵减的反应，任何温度下均不自发进行；③2CO+2NO2CO₂+N₂

【解析】

（1）考查溶液中的电荷守恒具体计算，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,代入具体数据计算可得：c(OH^—)=10^-10mol/L，c(H⁺)=10^-4 mol/L；

（2）①由盖斯定律，两式相加可得：C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)   ΔH=+131.3KJ/mol；②吸收SO₂可用ab；

（3）①由题目未告诉容器体积，不妨令为1L注意近似处理，平衡时： c(N₂)=0.8mol/L, c(O₂) ="0.2mol/L," ，c(NO)=8×10^-8mol/L,将数据代入K=c²(NO)÷[c(N₂)·c(O₂)]= 4×10^-6；因为该反应为吸热反应，温度越高，反应速率加快，平衡右移；②该反应是焓增，熵减的反应，由ΔG＝ΔH－TΔS，任何温度下均不自发进行；③产物为N₂和CO₂才无污染：2CO+2NO2CO₂+N₂

【规律提升】（1）溶液中的守恒规律要能够灵活运用，pH计算式不要忽略水的离子积，并看清温度限制；（2）盖斯定律的运功要学会加减法的运用，符号不要弄反；（3）平衡常数有关计算时，近似处理（两个数相加减相差100倍以上，可以忽略小的数）、假设处理（例如假设体积）、三阶段式等比较重要；（4）利用ΔG＝ΔH－TΔS判断反应进行方向一定不要把符号弄反。

【考点定位】本题以PM_2.5等环保知识为背景，综合考查反应原理部分内容，具体如下：（1）电荷守恒、pH计算、盖斯定律计算、SO₂吸收问题、平衡常数计算、反应进行方向的判断、信息方程式的书写等。