Question

中国环境监测总站数据显示，颗粒物（PM2.5）是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PM2.5、SO₂、NO_x 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-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PM2.5的酸碱性为试样的pH=______。

（2）NO_x 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：

则反应N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) 

（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：NiO（OH）2+MNiO（OH）+MH，电池放电时，负极的电极反应式________________________________；充电完成时，Ni（OH）2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，阴极的电池反应式为______________。

Answer 1

【知识点】PH的计算，化学反应中的能量变化， 化学电源新型电池   F5

【答案解析】（1）4（2分）

（2）+183kJ·mol^-1（2分）

（3）①SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺(2分)

②HI分解为可逆反应，及时分离出产物H2，有利于反应正向进行（1分）

③MH+OH^--e^-=H₂O+M；O2+4e^-+2H₂O=4OH^-（各2分）

    解析：（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。

（2）①该反应中的反应热=反应物的键能和-生成物的键能和=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol

=+183kJ/mol。

（3）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；③负极反应物MH失去电子，生成的H⁺在碱性条件下生成H₂O，电极反应式为：MH-e^-+OH^-=H₂O+M，阴极的电极反应有两个，第一阶段是充电时的反应式，阴极上电极反应式为M+H₂O+e^-═MH+OH^-，第二阶段为吸收氧气的电解反应式，由题意知氧气在阴极上被还原，电解质溶液呈碱性可知氧气被还原为OH^-，所以其电极反应式为2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-。

【思路点拨】该题综合考查化学反应原理的基础知识，涉及原电池和电解池原理、化学反应与能量变化以及化学平衡等问题，明确正负极、阴阳极上得失电子是解本题关键，难点是电极反应式的书写，电极反应式要结合溶液的酸碱性书写，为易错点。