Question

中国环境监测总站数据显示，颗粒物（PM2.5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-
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=

 

．
（2）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图甲：

①N₂（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？

 

．
（3）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，具体流程如图乙：
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+M?_放电^充电 NiO（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．

Answer 1

考点：常见的生活环境的污染及治理,化学电源新型电池,pH的简单计算,氮的氧化物的性质及其对环境的影响

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题,化学应用

分析：（1）根据溶液中电荷守恒计算H⁺离子浓度以及PH；
（2）①根据能量变化图计算反应热，反应热=吸收的能量-放出的能量；
②NO被CO还原，则CO被NO氧化生成二氧化碳和氮气，据此写出反应方程式；
③根据G=△H-T?△S判断反应能否自发进行；
（3）①由工艺流程图可知，SO₂、I₂、H₂O反应生成H₂SO₄、HI；
②根据平衡移动的原理来分析；
③根据负极反应的特点和总电池反应来回答；

解答： 解：（1）溶液中电荷守恒：C（K⁺）+C（NH₄⁺）+C（H⁺）=2C（SO₄^2-）+C（NO₃^-）+C（Cl^-），得C（H⁺）=1×10^-4mol?L^-1，pH值为4，
故答案为：4；
（2）①该反应中的反应热=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol；
故答案为：+183kJ?mol^-1；
②在催化剂条件下，一氧化碳被氧化生成二氧化碳，一氧化氮被还原生成氮气，所以其反应方程式为：2CO+2NO

催化剂  .

N₂+2CO₂；
故答案为：2CO+2NO

催化剂  .

N₂+2CO₂；
③2CO（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；
（3）①由工艺流程图可知，SO₂、I₂、H₂O反应生成H₂SO₄、HI，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在膜分离器中发生反应：2HI?I₂+H₂，将H₂分离出来有利于平衡向右移动，利于I₂和H₂的生成；
故答案为：有利于平衡向右移动，有利于碘和氢气的生成；
③负极反应物MH失去电子，生成的H⁺在碱性条件下生成H₂O，电解反应式为：MH-e^-+OH^-=H₂O+M；
故答案为：MH-e^-+OH^-=H₂O+M．

点评：本题较为综合，涉及化学反应方程式、离子方程式、热化学反应方程式、电极反应式的书写等知识点，注意反应热的计算方法，为易错点．