Question

【题目】雾霾天气频繁出现，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，对PM2.5、SO2、NOx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：

离子	K+	Na+	NH4+	SO42-	NO3-		Cl-
度mol/L	4×10-6	6×10-6	2×10-5	4×10-5	3×10-5	2×10-5

根据表中数据判断试样的pH=_________。

（2）汽车尾气中NOx和CO的生成：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.容器内的压强不再变化

C.N2、O2、NO的物质的量之比为1∶1∶2 D.氧气的百分含量不再变化

（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

②洗涤含SO2的烟气。

写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：_______________。

（4）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”之一。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：

物质 温度/℃	活性炭	NO	E	F
初始	3.000	0.10	0	0
T1	2.960	0.020	0.040	0.040
T2	2.975	0.050	0.025	0.025

①写出NO与活性炭反应的化学方程式______________________；

②计算上述反应T1℃时的平衡常数K1=______________；

若T1＜T2，则该反应的△H__________0(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 1

【答案】 4 D C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H= +131.3 kJmol-1 C(s)+2NO(g)=CO2(g)+N2(g) 4 < 80%

【解析】（1）根据电荷守恒，c（K＋）+c（Na＋）+c（NH4＋）+c（H＋）=2c（SO42－）+c（NO3－）+c（Cl－），代入数据计算可得c（H＋）=10-4mol·L－1，所以溶液的pH=-lgc（H＋）=4。（2）A．反应在恒容密闭容器中进行，混合气体的密度为ρ=m/V，反应前后质量守恒，m不变，体积V不变，则反应前后混合气体密度不变，无法判断化学反应是否达到平衡，故A不选；B．混合气体的平均摩尔质量为M=m/n，数值上以g·mol－1为单位时等于平均相对分子质量，反应前后质量守恒，m不变，反应前后气体总物质的量不变，n不变，所以反应反应平均相对分子质量不变，无法判断化学反应是否达到平衡，故B不选；C．N2、O2、NO的物质的量之比为1：1：2不能判断化学反应是否达到平衡，平衡时三者的物质的量之比取决于起始时三者充入量，故C不选；D．当氧气的百分含量不发生变化时，可以说明化学反应已经达到化学平衡，故D选；故答案为D。（3）①H2(g)+ 1/2O2(g) =H2O(g) △H=－241.8kJ·mol-1，②C(s)+1/2O2(g) =CO(g)△H =-110.5kJ·mol-1，焦炭与水蒸气反应的化学方程式为：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g），该反应可由②-①得到，根据盖斯定律，该反应的焓变△H=△H2－△H1=+131.3kJ·mol－1，（4）①NO和活性炭反应，一定条件下生成气体E和F，根据表格数据分析，生成等物质的量的E和F，且活性炭和NO是按计量比1：2反应的，所以NO与活性炭反应的化学方程式为：C（s）+2NO（g）=CO2（g）+N2（g）；②T1℃时，体系中各组分的平衡浓度为c（NO）=0.02mol/5L=4×10-3mol·L－1，c（CO2）=c（N2）=0.04mol/5L=8×10-3mol·L－1，所以该温度下反应的化学平衡常数为K=c(CO2)c(N2)/c2(NO)=(8×10-3mol·L－1)×(8×10-3mol·L－1)/(4×10-3mol·L－1)2=4；若T1＜T2，NO的浓度 增大，反应逆向移动，则该反应的△H<0；③根据反应方程式：C（s）+2NO（g）=CO2（g）+N2（g），反应前后气体分子数不变，即压强变化不对化学平衡产生影响，所以当平衡时再通入0.1molNO气体，相当于加压，不对化学平衡产生影响，因此平衡时NO的转化率不变，仍为原平衡时的转化率，即α=（0.10mol-0.020mol）/0.10mol=0.8,即80%。