Question

（14分）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^+	NH	SO	NO	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：

① N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)△H＝                                  。

②当尾气中空气不足时，NO_x在催化转化器中被还原成N₂排出。写出NO被CO还原的化学方程式                                                   。

③ 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？        。

（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                 。

③ 用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示），NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：Ni(OH)₂＋M NiO(OH)＋MH，电池放电时，负极电极反应式为　                         　； 充电完成时，全部转化为NiO(OH)，若继续充电，将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸。

Answer

⑴ 4 ⑵ ① +183kJ/mol；② 2NO＋2CO 催化剂 2CO2＋N2 ；③ 不能

⑶ ① SO2＋I2＋2H2O＝SO＋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

③MH＋OH－－e－＝H2O＋M

【解析】

试题分析：（1）题目所示的微粒中阳离子所带的正电荷数是：4×10－6×1+6×10－6×1+2×10－5×1=3×10－5mol/L,阴离子所带的负电荷总数是：2×4×10－5+1×3×10－5+1×2×10－5=13×10－5 mol/L>3×10－5mol/L,根据溶液呈电中性原理，溶液中还应该含有大量的H+。所以溶液显酸性。c(H+)=13×10－5 mol/L－3×10－5mol/L=1×10－4 mol/L,所以pH=4. （2）①反应热就是断裂化学键吸收的热量与形成化学键释放的热量的差值。因此 N2(g)＋O2(g2NO(g)△H＝+945KJ/mol+498KJ/mol-2×630KJ/mol=+183KJ/mol。②NO被CO还原的化学方程式为2NO＋2CO 催化剂 2CO2＋N2 ；③由于该反应是体系混乱程度减小的吸热反应，体系的自由能大于0，所以设想是不能实现的。① 根据图示可知：用离子方程式表示反应器中发生的反应是：SO2＋I2＋2H2O＝SO＋2I－＋4H+。②2HI(g)H2(g)+I2(g). HI分解反应是可能反应。在反应中使用膜反应器分离出H2,减小生成物的浓度，平衡正向移动，有利于反应正向进行。③根据总反应方程式可知：在电池放电时，负极电极反应式为MH＋OH－－e－＝H2O＋M。

考点：考查PM2.5的溶液的酸碱性、热化学方程式与化学键的关系、浓度对平衡移动的影响、离子方程式的书写、镍氢电池的电极反应式的书写的知识。