Question

11．氮氧化物和SO₂是造成雾霾天气的主要原因之一．
（1）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）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1
C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1
写出焦炭与水蒸气高温反应的热化学方程式：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+13l.3kJ•mol^-1．
②除去烟气中的SO₂，下列物质可作洗涤剂的是ab（填字母）．
a．NaOH    b．Na₂CO₃    c．CaCl₂   d．NaHSO₃
（2）已知汽车发动机工作时汽缸中生成NO的反应为：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+183kJ•mol^-1．
若1mol空气含0.8molN₂和0.2molO₂，1300℃时在密闭容器内反应达到平衡，测得NO为8.0×10^-4mol．该温度下的平衡常数K=4×10^-6（科学计数法表示，保留两位有效数字）．
汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，请用反应速率和化学平衡知识解释NO排放量
增大的原因：该反应是吸热反应，温度升高，反应速率加快，平衡向正反应方向移动，因此单位时间内NO排放量增大．
（3）硫酸工业尾气中二氧化硫的含量超过0.05%（体积分数）时需经处理后才能排放．某校化学兴趣小组欲测定某硫酸工厂排放尾气中二氧化硫的含量，采用以下方案：如图所示，图中气体流量计B用于准确测量通过的尾气体积．将尾气通入一定体积已知浓度的碘水中测定SO₂的含量．当洗气瓶C中溶液蓝色消失时，立即关闭活塞A．
①写出该反应的离子方程式SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺．
②洗气瓶C中导管末端连接一个多孔球泡D，可以提高实验的准确度，其理由是增大SO₂与碘水的接触面积，使SO₂和碘水充分反应．
③洗气瓶C中溶液蓝色消失后，没有及时关闭活塞A，测得的SO₂含量偏低（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
（4）将某PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试液．
若测得该试液所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度[c（H⁺）、c（OH^-）待测]如表：

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

根据表中数据判断该待测试液酸碱性为酸性．（填“酸性”、“中性”、“碱性”或“不确定”）

Answer 1

分析 （1）①写出热化学方程式C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H，利用盖斯定律计算反应热；
②二氧化硫是酸性氧化物，能与和碱或强碱弱酸盐溶液反应；
（2）计算出平衡时各种物质的物质的量，计算平衡浓度，结合平衡常数的表达式计算；
（3）方案利用的原理为：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，据此确定二氧化硫的物质的量，进而定尾气中二氧化硫的含量；
①方案利用的原理为：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，改写为离子方程式；
②洗气瓶C中导管末端连接一个多孔球泡D，可以增大SO₂与碘水的接触面积，使SO₂和碘水充分反应；
③洗气瓶C中溶液蓝色消失后，没有及时关闭活塞A，则通入尾气的体积增大；
（4）观察表格中发现NH₄⁺水解显酸性，PM2.5的酸碱性为酸性．

解答 解：（1）①已知：①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1，
②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1，
利用盖斯定律，将②-①可得C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=（-110.51kJ•mol^-1）-（-241.81kJ•mol^-1）=+13l.3 kJ•mol^-1；
故答案为：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+13l.3 kJ•mol^-1；
②洗涤含SO₂的烟气，是一种酸性氧化物，能与氢氧化钠反应，由于亚硫酸的酸性大于碳酸而小于盐酸，所以二氧化硫可以与Na₂CO₃ 反应，而与CaCl₂ 和NaHSO₃不反应，
故答案为：ab；
（2）计算平衡常数时，先计算物质的平衡量，N₂为0.8mol-4×10^-4 mol，O₂为0.2mol-4×10^-4 mol，带入平衡常数表达式即可，得K=4×10^-6，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：4×10^-6；该反应是吸热反应，温度升高，反应速率加快，平衡向正反应方向移动，因此单位时间内NO排放量增大；
（3）甲方案利用的原理为：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，最后测定剩余气体的体积，进而定尾气中二氧化硫的含量；
①方案利用的原理为：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，离子方程式为SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺，
故答案为：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
②洗气瓶C中导管末端连接一个多孔球泡D，可以增大SO₂与碘水的接触面积，使SO₂和碘水充分反应；
故答案为：增大SO₂与碘水的接触面积，使SO₂和碘水充分反应；
③洗气瓶C中溶液蓝色消失后，没有及时关闭活塞A，则通入尾气的体积增大，因此SO₂含量偏低；
故答案为：偏低；
（4）观察表格中发现NH₄⁺水解显酸性，PM2.5的酸碱性为酸性，
故答案为：酸性．

点评 该题综合考查化学反应原理的基础知识、水的电离平衡和溶液酸碱性的关系，涉及离子的水解、盖斯定律的应用、化学平衡常数的计算，题目难度中等，注意相关知识的积累．