Question

重庆市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5（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PM2.5、SO₂、NO_x等进行研究具有重要意义．请回答下列问题：

（1）将PM2.5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：

根据表中数据判断PM2.5待测试样的pH约为____________。

（2）为减少SO₂的排放，常采取的措施有：将煤转化为清洁气体燃料。

已知：①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）K₁     ② 2C（s）+O₂（g）═2CO（g）K₂

C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)  K=___________________（用含K₁、K₂的式子表示）。

（3）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)2CO₂(g)+N₂(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线如图所示。

①在T₂温度下，0～2s内的平均反应速率υ(N₂)= ______________。

②当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率．若催化剂的表面积S₁＞S₂，在如图中画出c（CO₂）在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。

（4）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0.8molN₂和0.2molO₂， 1300°C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＝____________。

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：__________________。

Answer

（1）4（2）(K1/K2)1/2（3）①0.025mol/（L•s）②如图所示

（4）①4×10-6②不能实现，因为该反应的△H＞0，△S＜0，所以△H-T△S＞0。

【解析】

试题分析：（1）观察表格中发现NH4+水解显酸性，试样的pH值根据溶液中电荷守恒：c(H+)+c(K+)+c(Na+)+c(NH4+)=2c(SO42-)+c(NO3-)+c(Cl-)计算H+离子浓度为10-4，该样本的pH=4；（2）反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)可看成(①－②)/2，所以K＝(K1/K2)1/2（3）①由图可知，T2温度时2s到达平衡，平衡时二氧化碳的浓度变化量为0.1mol/L，故v（CO2）=0.1mol•L-1/2s＝0.05mol/（L•s），速率之比等于化学计量数之比，故v（N2）=0.5v（CO2）=0.5×0.05mol/（L•s）=0.025mol/（L•s）；②接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，催化剂的表面积S1＞S2，S2条件下达到平衡所用时间更长，但催化剂不影响平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度与温度T1到达平衡时相同，故c（CO2）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线为：

；

（4）①设反应容器的体积是aL

根据题意得： N2（g） + O2（g） 2NO（g）

初始浓度 0.8/a 0.2/a 0

转化浓度 4×10-4/a 4×10-4/a 8×10-4/a

平衡浓度0.8/a-4×10-4/a 0.2/a-4×10-4/a 8×10-4/a

将各种物质的浓度带入表达式 得K= = 4×10-6；

②2CO（g）=2C（s）+O2（g）是一个熵值减小的反应即：△S＜0，同时又是一个△H＞O，所以△H-T△S一定大于0，所以任何条件下不能自发进行。

考点：本题考查了pH值的计算、盖斯定律求反应热、化学平衡常数的计算、反应进行方向的判断。