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)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^+	N	S	N	Cl^-
浓度/mol·L^-1	4×10^-6	6×10^-6	2×10^-5	4×10^-5	3×10^-5	2×10^-5

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

(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)+O₂(g) H₂O(g)         ΔH=-241.8 kJ·mol^-1         ①

C(s)+O₂(g) CO(g)　             ΔH=-110.5 kJ·mol^-1         ②

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

①已知汽缸中生成NO的反应为:

N₂(g)+O₂(g)2NO(g)　ΔH>0

若1 mol空气含0.8 mol N₂和0.2 mol O₂,1 300℃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,汽缸温度越高,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ΔH>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）酸性 4

（2）①C(s)+ H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ/mol

②a、b

(3) ①4×10-6 温度升高，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】

试题分析：（1）根据电荷守恒规律得c（Cl-）+ c（NO3-）+2 c（SO42-）= c（K+）+ c（Na+）+c（NH4+）+ c（H+），计算可得c（H+）=1×10-4mol/L,pH=4, PM2.5的酸碱性为酸性；

（2）①根据盖斯定律可得焦炭与水蒸气反应的热化学方程式=②-①，所以答案是C(s)+ H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ/mol；

②二氧化硫可与氢氧化钙、碳酸钠溶液反应，但不与氯化钙、亚硫酸氢钠溶液反应，所以作洗涤剂的是氢氧化钙、碳酸钠，答案选ab；

（3）①N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH>0，开始时0.8 mol N2和0.2 mol O2, 达到平衡, NO为8×10-4mol。根据化学方程式可计算出平衡时氮气、氧气的物质的量分别为0.7996mol、0.1996mol，NO的系数是2，所以化学平衡常数K=c（NO）2/c(N2)c(O2)=n（NO）2/n(N2)n(O2)= (8×10-4mol)2/0.7996mol×0.1996mol=4×10-6；该反应是吸热反应，温度越高，反应速率越快，对正反应有利，NO的排放量越大；

②从方程式上判断，该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行；

③汽车尾气系统中装置催化转化器，目的是把有毒气体转化为无毒气体二氧化碳、氮气，所以化学方程式为2CO+2NO2CO2+N2

考点：考查电荷守恒规律的应用，溶液pH的计算，盖斯定律的应用，化学平衡常数的计算，反应自发的判断，化学方程式的书写