Question

某市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM_2.5(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PM_2.5、SO₂、NO_x等进行研究具有重要意义。
请回答下列问题:
(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+	N	S	N	Cl-
浓度/mol·L-1	4×10-6	6×10-6	2×10-5	4×10-5	3×10-5	2×10-5

根据表中数据判断PM_2.5的酸碱性为　　　　　　,试样的pH=　　　　　　　　。
(2)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)+O₂(g) H₂O(g)        ΔH="-241.8" kJ·mol^-1        ①
C(s)+O₂(g) CO(g)　            ΔH="-110.5" kJ·mol^-1        ②
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。以下物质可作洗涤剂的是　　　　　　　　　　　。
a.Ca(OH)₂　　   b.Na₂CO₃　   　c.CaCl₂　  　d.NaHSO₃
(3)汽车尾气中NO_x和CO的生成及转化
①已知汽缸中生成NO的反应为:
N₂(g)+O₂(g)2NO(g)　ΔH>0
若1 mol空气含0.8 mol N₂和0.2 mol O₂,1 300℃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=　　　　　　　　　 。
汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是　　　　　　　　　　　　　　                           　　。
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ΔH>0,简述该设想能否实现的依据:                              
                                                                                                                             。
③目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染,其化学反应方程式为　                                                。

Answer 1

（1）酸性    4
（2）①C(s)+ H₂O(g)=CO(g)+H₂(g) ΔH=+131.3kJ/mol
②a、b
(3) ①4×10^-6   温度升高，反应速率加快，平衡右移
②该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行
③2CO+2NO2CO₂+N₂

试题分析：（1）根据电荷守恒规律得c（Cl^-）+ c（NO₃^-）+2 c（SO₄^2-）= c（K⁺）+ c（Na⁺）+c（NH₄⁺）+ c（H⁺），计算可得c（H⁺）=1×10^-4mol/L,pH="4," PM_2.5的酸碱性为酸性；
（2）①根据盖斯定律可得焦炭与水蒸气反应的热化学方程式=②-①，所以答案是C(s)+ H₂O(g)=CO(g)+H₂(g) ΔH=+131.3kJ/mol；
②二氧化硫可与氢氧化钙、碳酸钠溶液反应，但不与氯化钙、亚硫酸氢钠溶液反应，所以作洗涤剂的是氢氧化钙、碳酸钠，答案选ab；
（3）①N₂(g)+O₂(g)2NO(g)ΔH>0，开始时0.8 mol N₂和0.2 mol O₂,达到平衡, NO为8×10^-4mol。根据化学方程式可计算出平衡时氮气、氧气的物质的量分别为0.7996mol、0.1996mol，NO的系数是2，所以化学平衡常数K=c（NO）²/c(N₂)c(O₂)=n（NO）²/n(N₂)n(O₂)= (8×10^-4mol)²/0.7996mol×0.1996mol=4×10^-6；该反应是吸热反应，温度越高，反应速率越快，对正反应有利，NO的排放量越大；
②从方程式上判断，该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行；
③汽车尾气系统中装置催化转化器，目的是把有毒气体转化为无毒气体二氧化碳、氮气，所以化学方程式为2CO+2NO2CO₂+N₂