Question

（16分）氮氧化物和SO₂是造成雾霾天气的主要原因之一。

（1）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)ΔH＝－241.8kJ·mol^－1，C(s)+1/2O₂(g)＝CO(g) ΔH＝－110.5kJ·mol^－1

写出焦炭与水蒸气高温反应的热化学方程式：                                     。

②洗涤含SO₂的烟气。下列物质可作洗涤剂的是        (填字母)。

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

（2）①已知汽车发动机工作时汽缸中生成NO的反应为：N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) ΔH＝＋183kJ·mol^－1。若1mol空气含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。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，请用反应速率和化学平衡知识解释NO排放量增大的原因：                       。

（3）硫酸工业尾气中二氧化硫的含量超过0.05%(体积分数)时需经处理后才能排放。某校化学兴趣小组欲测定某硫酸工厂排放尾气中二氧化硫的含量，采用以下方案：如图所示，图中气体流量计B用于准确测量通过的尾气体积。

将尾气通入一定体积已知浓度的碘水中测定SO₂的含量。当洗气瓶C中溶液蓝色消失时，立即关闭活塞A。

①洗气瓶C中导管末端连接一个多孔球泡D，可以提高实验的准确度，其理由是                 。

②洗气瓶C中溶液蓝色消失后，没有及时关闭活塞A，测得的SO₂含量________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

（4）将某PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试液。若测得该试液所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度[c(H⁺)、c(OH^－)待测]如下表：

离子	K^+	Na^+	NH4^＋	SO4^2－	NO3^－	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PM2.5的酸碱性为            ，待测试液的pH＝        。

Answer

（1）①C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3kJ·mol－1(方程式、反应热各1分，共2分)

②ab(2分) （2） 4×10－6(2分) 该反应是吸热反应，温度升高，反应速率加快(1分)，平衡向正反应方向移动(1分，共2分)，因此单位时间内NO排放量增大。 （3）①增大气体与溶液接触面积(1分)，有利于SO2与碘水充分反应(1分，共2分) ②偏低(2分) （4）酸性(2分) 4(2分)

【解析】

试题分析：（1）①已知反应：① H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(g) ΔH＝－241.8kJ·mol－1，② C(s)+1/2O2(g)＝CO(g) ΔH＝－110.5kJ·mol－1，则根据盖斯定律可知②－①即得到焦炭与水蒸气高温反应的热化学方程式C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3kJ·mol－1。

②SO2是酸性氧化物，能与氢氧化钙、碳酸钠反应，但与氯化钙、亚硫酸氢钠均不反应吧，因此可作洗涤剂的是氢氧化钙和碳酸钠，答案选ab。

（2）若1mol空气含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，则根据方程式可知消耗氮气和氧气的物质的量分别是4×10－4mol，因此平衡时氧气和氮气的物质的量分别是0.2mol－4×10－4mol≈0.2mol、0.8mol－4×10－4mol≈0.8mol，反应前后体积不变，因此可以用物质的量表示浓度计算平衡常数，即该温度下的平衡常数K＝＝4×10－6。根据方程式可知正方应是吸热反应，汽车启动后，汽缸温度越高，反应速率越快，平衡向正反应方向移动，因此单位时间内NO排放量增大。

（3）①多孔球泡D可以增大气体与溶液接触面积，有利于SO2与碘水充分反应，提高吸收效率。

②洗气瓶C中溶液蓝色消失后，如果没有及时关闭活塞A，则导致空气中的氧气氧化一部分生成的碘离子，因此使得碘的消耗量减少，则测得的SO2含量偏低。

（4）根据表中数据可知c(K+)+c(Na+)+c(NH4＋)＝3×10－5＜2c(SO42－)+c(NO3－)+c(Cl-)＝13×10－5，则根据电荷守恒可知溶液显酸性。

考点：考查盖斯定律、平衡常数、外界条件对平衡状态的影响以及SO2含量测定实验设计与探究