Question

中国环境监测总站数据显示，PM_2.5、SO₂、NOx等是连续雾霾过程影响空气质量显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对它们进行研究具有重要意义。请回答：

（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)	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）NOx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：

N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) △H＝              。

（3）消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。

Ⅰ.NH₃催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图所示：

①由图可知SCR技术中的氧化剂为              。

②用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，当=1:1时，脱氮率最佳，已知每生成28g N₂ 放出的热量为QkJ，该反应的热化学方程式为              。

Ⅱ.工业上变“废”为宝，吸收工业中SO₂和NO，可获得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃产品的流程图如下（Ce为铈元素）：

①装置Ⅰ中的主要反应的离子方程式为              。

②装置Ⅲ还可以使Ce⁴⁺再生，若用甲烷燃料电池电解该装置中的溶液，当消耗1mol CH₄时，

理论上可再生              mol Ce⁴⁺。

Ⅲ.用活性炭还原法可以处理氮氧化物。如发生反应：

C(s)＋2NO(g)N₂(g)＋CO₂(g)  △H＝Q kJ/mol。

在T₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

时间(min) 浓度(mol/L)	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①T_l℃时，该反应的平衡常数K＝              。

②30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是________（答一种即可）。

Answer

（1）4

（2）+183 kJ/mol；

（3）Ⅰ．①NO NO2

②2NH3(g) + NO(g) + NO2(g) =2N2(g) + 3H2O(g) ΔH =－2Q kJ/mol

Ⅱ．①SO2+OH－= HSO ②8

Ⅲ．①

②通入一定量的NO；适当缩小容器的体积；增大压强；通入等物质的量的CO2和N2。（合理即可）

【解析】

试题分析：（1）溶液中电荷守恒:

c(K+)+c(NH4+)++c(Na+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(NO3-)+c(Cl-)，将表中数据带入可得c(H+)=1×10-4mol•L-1，pH值为4。

（2）该反应中的反应热=(945+498)kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，所以其热化学反应方程式为:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+183 kJ•moL-1，故答案为:+183 kJ•moL-1

（3）氧化剂本身被还原，化合价降低，所以可知一氧化氮和二氧化氮被还原生成氮气。②每生成28g N2放出的热量为QkJ, 写出方程式为：2NH3(g) +NO(g) +NO2(g) =2N2(g) + 3H2O(g) ，可知此时对应放热为2Q kJ，故热化学方程式为: 2NH3(g) + NO(g) + NO2(g) =2N2(g) + 3H2O(g) ΔH =－2Q kJ/mol

Ⅱ.（1）在置Ⅰ中SO2与NaOH溶液发生反应，离子方程式是SO2+OH-=HSO3—

（2）在装置Ⅲ还可以使Ce4+再生，①由于Ce3+→Ce4+,化合价升高，失去电子，所以生成Ce4+从电解槽的阳极a流出；当消耗1mol CH4，转移8mol电子，对应可生成8mol Ce4+。

Ⅲ.①反应进行到20min时反应达到平衡状态，各物质的平衡浓度表中已知，所以T1℃时，该反应的平衡常数K＝0. 30×0. 30/0.402=；②30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，从数据可知，反应物和生成物的量都增加，可进行的操作为通入一定量的NO；适当缩小容器的体积；增大压强；通入等物质的量的CO2和N2。

考点：化学工艺题综合应用