Question

大气首要污染物为可吸入颗粒物，PM2.5因其比表面积大，故可吸附重金属离子，入肺后对人体产生很大的危害．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． 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：

	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

根据表中数据判断试样的pH约为

 

．
（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）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1
C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ?mol^-1
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
若1mol空气含0.8molN₂和0.2molO₂，1300°C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，CO的中毒是由于CO与血液中血红蛋白的血红素部分反应生成碳氧血红蛋白，反应方程式可表示为：CO+Hb?O₂?O₂+Hb?CO．实验表明，c（Hb?CO）即使只有c（Hb?O₂）的 

1

50

，也可造成人的智力损伤，
已知t℃时上述反应的平衡常数K=200，吸入肺部O₂的浓度约为1.0×10^-2mol?L^-1，若使c（Hb?CO）小于c（Hb?O₂）的 

1

50

，则吸入肺部CO的浓度不能超过

 

 mol?L^-1．
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

考点：用化学平衡常数进行计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,二氧化硫的化学性质

专题：

分析：（1）根据表格知，只有铵根离子水解，则溶液呈酸性，溶液中存在电荷守恒，根据电荷守恒计算溶液中氢离子浓度，根据pH=-lgc（H⁺）计算溶液pH；
（2）①根据盖斯定律书写其热化学方程式；
②二氧化硫属于酸性氧化物，能和碱反应，亚硫酸酸性大于碳酸，所以能和可溶性碳酸盐反应；
（3）①先计算平衡时各物质的物质的量浓度，再根据化学平衡常数公式计算；升高温度，平衡向吸热反应方向移动；
②根据平衡常数K=

c(Hb．CO)．c(O2)

c(Hb．O2)．c(CO)

=200进行计算；
③CO和NO在催化剂条件下反应生成氮气和二氧化碳可以减少污染．

解答： 解：（1）根据表格知，只有铵根离子水解，则溶液呈酸性，溶液中c（OH^-）很小，忽略不计，溶液中存在电荷守恒，根据电荷守恒得溶液中c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（NO₃^-）+c（Cl^-）-c（K⁺）-c（Na⁺）-c（NH₄⁺）=[2×4+3+2-0.4-0.6-2]×10^-5 mol/L=10^-4mol/L，pH=-lgc（H⁺）=-lg10^-4=4，
故答案为：4；
（2）①H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1 （i）
C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ?mol^-1（ii）
将方程式（ii）-（i）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 ；
②二氧化硫属于酸性氧化物，能和碱反应，亚硫酸酸性大于碳酸，所以能和可溶性碳酸钠反应，二氧化硫酸性小于HCl，所以不和氯化钙反应，和亚硫酸氢钠不反应，故选ab；
（3）①平衡时NO为8×10^-4mol，根据方程式知，参加反应的n（N₂）=n（O₂）=

1

2

n（NO）=4×10^-4mol，平衡时n（N₂）=0.8mol-4×10^-4 mol，O₂为0.2mol-4×10^-4 mol，代入平衡常数表达式得

(4×10-4)2

(0.8-4×10-4)．(0.2-4×10-4)

=4×10^-6，该反应的正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，且温度越高反应速率越快，所以单位时间内NO排放量越大，
故答案为：4×10^-6；温度升高，反应速率加快且反应向正反应方向移动；
②平衡常数K=

c(Hb．CO)．c(O2)

c(Hb．O2)．c(CO)

=200，若使c（Hb?CO）小于c（Hb?O₂）的 

1

50

，且吸入肺部O₂的浓度约为1.0×10^-2mol?L^-1，则有

c(O2)

c(CO)

＞200×50，则吸入肺部CO的浓度不能超过

1×10-2

10000

mol/L=1.0×10^-6mol?L^-1，故答案为：1.0×10^-6；
③CO和NO在催化剂条件下反应生成氮气和二氧化碳可以减少污染，反应方程式为2NO+2CO

催化剂  .

N₂+2CO₂，故答案为：2NO+2CO

催化剂  .

N₂+2CO₂．

点评：本题考查化学平衡常数计算、盖斯定律、pH计算等知识点，侧重考查学生分析问题、计算能力，难点是（3）②CO浓度的计算，题目难度中等．