Question

中国环境监测总站数据显示，颗粒物(PM_2.5等)为连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM_2.5、SO₂、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：
⑴ 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+	NH4+	SO42-	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

 
根据表中数据计算PM_2.5待测试样的pH ＝　       　。
⑵ NO_x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：

① N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) △H＝　              　。
② 当尾气中空气不足时，NO_x在催化转化器中被还原成N₂排出。写出NO被CO还原的化学方程式　                                          　。
③ 汽车汽油不完全燃烧时还产生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，该设想能否实现？　  　。
⑶ 碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

① 用离子方程式表示反应器中发生的反应　                           　。
② 用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是                                                 　。
③ 用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH）表示），NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：Ni(OH)₂＋MNiO(OH)＋MH，电池放电时，负极电极反应式为　                                　； 充电完成时，全部转化为NiO(OH)，若继续充电，将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极电极反应式为　　　　　    　　    　。

Answer 1

⑴4   ⑵① +183 kJ·mol^－1 ② 2NO＋2CO2CO₂＋N₂   ③ 不能   
⑶①SO₂＋I₂＋2H₂O＝SO₄^2-＋2I^－＋4H⁺    HI分解为可逆反应，及时分离出产物H₂，有利于反应正向进行
③MH＋OH^－－e^－＝H₂O＋M     4O₂＋4e^－＋2H₂O＝4OH^－

试题分析：（1）根据溶液呈电中性的原理可得c(H⁺)+c(K⁺)+c(Na⁺)+c(NH₄⁺)=2c(SO₄^2－)+c(NO₃^－)+c(Cl^－)。将各个数值代入上述式子可得c(H⁺)=1.0×10^－4mol/L,所以pH=4；(2)① N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) △H＝945kJ/mol+498kJ/mol-2×630kJ/mol="+183" kJ/mol. ②NO被CO还原的化学方程式为2NO＋2CO2CO₂＋N₂。③由于反应2CO（g）=2C（s）+O₂（g）△H>0是个体系混乱程度减小的吸热反应。ΔH>0；△S<0，根据体系的自由能ΔG=ΔH-T·ΔS>0，.所以该设想不能实现。⑶①反应器中发生的反应离子方程式为：SO₂＋I₂＋2H₂O＝SO₄^2-＋2I^－＋4H⁺。②2HI H₂+I₂ .该发生是可逆反应。若在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂，由于减小生成物的浓度，平衡正向移动，就可以使更多的HI分解，制得氢气。③由电池放电、充电的方程式可知：在电池放电时，负极电极反应式为MH＋OH^－－e^－＝H₂O＋M；充电完成时，全部转化为NiO(OH)，若继续充电，将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极电极反应式为4O₂＋4e^－＋2H₂O=4OH^－。