题目内容

7．柴静的调查报告《苍穹之下》引起人们对雾霾的更大关注．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PM2.5（直径小于等于2.5微米的悬浮颗粒物），其主要来源为燃煤、机动车尾气等．因此，对PM2.5、SO2、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，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-14×10-66×10-62×10-54×10-53×10-52×10-5
根据表中数据判断试样的pH=4．
（2）洗涤含SO2的烟气，下列物质可作洗涤剂的是bc
a．CaCl2 溶液　　　b．Na2CO3　溶液　　　　c．Ca（OH）2　悬浊液　　　d．浓H2SO4
（3）安装汽车尾气催化转化器也可减轻PM2.5的危害，其反应是：
2NO（g）+2CO（g）$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2CO2（g）+N2（g）；△H＜0
①该反应平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$；温度升高K值减小（填“增大”或“减小”）
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是bd．

（4）汽车尾气中NOx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）△H＞0，汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是温度升高，平衡正向移动，NO的含量增大．
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）△H＞0，判断该设想能否实现：不能（填“能”或“不能”），简述其依据：；△H＞0△S＜0，则在任何温度下△G＞0，不可能自发进行．

分析 （1）先根据溶液中电荷守恒计算氢离子的浓度，然后求出pH；
（2）二氧化硫使酸性氧化物和碱或碱性盐溶液反应；
（3）①依据平衡常数概念是利用生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，代入平衡浓度即可计算出平衡常数；因为正反应放热，故温度升高平衡左移，K值减小；
②a、到达平衡后正、逆速率相等，不再变化；
b、到达平衡后，温度为定值，平衡常数不变，结合反应热判断随反应进行容器内温度变化，判断温度对化学平衡常数的影响；
c、t1时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，最后不再变化；
d、到达平衡后各组分的含量不发生变化；
（4）①依据化学反应速率和平衡移动原理分析判断；
②根据G=△H-T•△S判断反应能否自发进行；

解答 解：（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：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，
故答案为：4；
（2）洗涤含SO2的烟气，根据酸性氧化物的性质可选 b．Na2CO3，c．Ca（OH）2而氯化钙和浓硫酸不与二氧化硫反应，
故答案为：bc；
（3）2NO（g）+2CO（g）?2CO2（g）+N2（g）△H＜0．
①该反应平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$；因为正反应放热，故温度升高平衡左移，K值减小，故答案为：$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$；减小；
②a、到达平衡后正、逆速率相等，不再变化，t1时刻V正最大，之后随反应进行速率发生变化，未到达平衡，故a错误；
b、该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达最高，平衡常数不变，为最小，图象与实际符合，故b正确；
c、t1时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，t1时刻未到达平衡状态，故c错误；
d、NO的质量分数为定值，t1时刻处于平衡状态，故d正确；
故答案为：bd；
（4）①气缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是温度升高，反应速率加快，平衡右移；
故答案为：温度升高，平衡正向移动，NO的含量增大；
②2CO（g）=2C（s）+O2（g），该反应是焓增、熵减的反应．根据G=△H-T•△S，G＞0，不能实现，
故答案为：不能；△H＞0△S＜0，则在任何温度下△G＞0，不可能自发进行．

点评 该题综合考查化学反应原理的基础知识，涉及离子的水解、pH值的计算、化学平衡常数的计算、自由能的应用等，题目难度中等，注意相关知识的积累．

练习册系列答案
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C．某元素的正三价离子的3d能级为半充满，其基态原子排布式为[Ar]3d64s2
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16．根据新制氯水的成分填空（填化学式）：
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（4）能使红色布条褪色的是HClO；
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4．以下是某同学测定硫酸钠晶体中结晶水含量的实验方案．
实验用品：硫酸钠晶体试样、研钵、干燥器、坩埚、三脚架、玻璃棒、药匙、托盘天平
实验步骤：
①准确称量一个干净、干燥的坩埚；
②在坩埚中加入一定量的硫酸钠晶体试样，称重，将称量的试样放入研钵中研细，再放回到坩埚中；
③将盛有试样的坩埚加热，待晶体变成白色粉末时，停止加热；
④将步骤③中的坩埚放入干燥器，冷却至室温后，称重；
⑤将步骤④中的坩埚再加热一定时间，放入干燥器中冷却至室温后称量．重复本操作，直至两次称量结果不变；
⑥根据实验数据计算硫酸钠晶体试样中结晶水的质量分数．
分析该方案并回答下面问题：
（1）完成本实验还需要的实验用品是坩埚钳、酒精灯；
（2）指出实验步骤中存在的错误并改正步骤②有错误，应先将试样研细，后放入坩埚称重；
（3）硫酸钠不能放置在空气中冷却的原因是因硫酸钠放置在空气中冷却时，会吸收空气中的水分；
（4）步骤⑤的目的是保证样品中的结晶水已经全部除去；
（5）下面的情况有可能造成测试结果偏高的是BDF（填序号）．
A．试样中含有加热不挥发的杂质     B．试样中含有加热易挥发的杂质
C．测试前试样已有部分脱水         D．实验前坩埚未完全干燥
E．晶体加热脱水不完全            F．加热时有晶体溅出．

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