Question

雾霾天气严重影响人们的生活和健康。其中首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此改善能源结构、机动车限号等措施能有效减少PM2.5、SO₂、NO_x等污染。

请回答下列问题：

（1）将一定量的某利M2.5样品用蒸馏水溶解制成待测试样(忽略OH^-)。常温下测得该训试样的组成及其浓度如下表：根据表中数据判断该试样的pH=___________。

（2）汽车尾气中NOx和CO的生成： ①已知汽缸中生成NO的反应为：N₂(g)+O₂(g) 2NO(g) △H>0恒温，恒容密闭容器中，下列说法中，能说明该反应达到化学平衡状态的是____。

A.混合气体的密度不再变化                 

B.混合气体的压强不再变化 

C.N₂、O₂、NO的物质的量之比为1∶1∶2     

D.氧气的转化率不再变化 

（3）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)    △H=－241.8kJ·mol^-1

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

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。下列可作为洗涤含SO₂的烟气的洗涤剂的是 ___________。

A.浓氨水   B.碳酸氢钠饱和溶液  C.FeCl₂饱和溶液   D.酸性CaCl₂饱和溶液

（4）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为______，在n(NO)/n(CO)=1的条件下，为更好的除去NOx物质，应控制的最佳温度在_____K左右。

（5）车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质)，一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T₁℃ 和T₂℃时，测得各物质平衡时物质的量（n/mol）如下表：

①写出NO与活性炭反应的化学方程式_____,②若T₁＜T₂，则该反应的△H______O （填”>”、“<”或“=”）。

③上述反应T₁℃时达到化学平衡后再通入0.1molNO气体，则达到新化学平衡时NO的转化率为__________。

Answer

4 D C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ· mol-1 AB NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行（只写升高温度不利于反应进行也得满分，其他合理说法也得分） 870 C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g) < 80%

【解析】（1）观察表格中发现NH4+水解显酸性，PM2.5的酸碱性为酸性，试样的pH值根据溶液中电荷守恒计算氢离子浓度为10-4mol/L，pH=-lgc（H+）=-lg10-4=4；（2）A.密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，混合气体的密度不再变化不能说明反应达到平衡状态，A错误；B.反应前后体积不变，因此混合气体的压强始终不变，不能据此说明反应达到平衡状态，B错误；C.N2、O2、NO的物质的量之比为1∶1∶2不能说明正逆反应速率相等，不能据此说明反应达到平衡状态，C错误；D.氧气的转化率不再变化说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D正确，答案选D。（3）①已知：ⅰ、H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H=－241.8kJ·mol-1，ⅱ、C(s)+1/2O2(g)=CO(g) △H=－110.5kJ·mol-1，利用盖斯定律，将ⅱ-ⅰ可得C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=（-110.5kJ•mol-1）-（-241.8kJ•mol-1）=+13l.3 kJ•mol-1；②洗涤含SO2的烟气，根据酸性氧化物的性质选浓氨水和碳酸氢钠饱和溶液，答案选AB；（4）由于该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行，所以若不使用CO，温度超过775 ℃，NO的分解率降低；根据曲线I可知在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，温度为870℃左右时转化率最高，因此应控制最佳温度在870℃左右。（5）①由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为（3.000-2.960）：（0.10-0.020）：0.040：0.040=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N2与CO2，且该反应为可逆反应，反应方程式为C+2NO⇌N2+CO2；②若T1＜T2，升高温度NO转化率降低，正反应是放热反应，则该反应的△H＜0；③反应C+2NO⇌N2+CO2是一个气体体积不变的反应，而反应物只有一种，故加入NO气体，建立的平衡和原平衡为等效平衡，原平衡中NO转化率为 (0.10−0.020)/0.10×100%=80%，则达到新平衡时NO的转化率为80%。