Question

20．某化学科研小组对周围大气进行监测，发现该地区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、NO_x灯进行研究具有重要意义．请回答下列问题：
（1）将PM2.5样品配成待测试样，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

根据表中数据计算该试样的pH=4．
（2））①为减少SO₂的排放，可洗涤含SO₂的烟气，作为洗涤剂下列物质最好选择a（填字母）．
a．氨水　　　b．Na₂CO₃　　　c．O₂　　　d．NaHSO₃
②浓度均为0.1mol/L（NH₄）₂Fe（SO₄）₂、NH₄HSO₄、（NH₄）₂SO₃，其中c（NH₄⁺）最大的是（NH₄）₂Fe（SO₄）₂（填化学式）．
（3）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，原因是吸热反应，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，有人设计下列反应除去CO：2CO（g）═2C（s）+O₂（g）．已知该反应的△H＞0，试判断该设想能否实现并简述理由否，因△H＞0且△S＜0，则在任何温度下△G＞0，不可能自发进行．

Answer 1

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）①二氧化硫使酸性氧化物和碱或碱性盐溶液反应；
②物质的量浓度相等的这几种溶液中，NH₃•H₂O溶液中c（NH₄⁺）小于铵盐的c（NH₄⁺），铵根离子水解程度较小，所以要比较铵根离子浓度大小，先比较盐中铵根离子的系数，系数越大，溶液中铵根离子浓度越大，相同系数的铵盐溶液，再根据溶液中其它离子是促进铵根离子水解还是抑制铵根离子水解判断即可；
（3）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（SO₄^2-）+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a．氨水 b．Na₂CO₃，而氯化钙和亚硫酸氢钠不与二氧化硫反应，碳酸钠碱性较弱，最好选用氨水，
故答案为：a；
②（NH₄）₂Fe（SO₄）₂、（NH₄）₂SO₃中铵根离子系数是2，NH₄HSO₄中铵根离子系数都是1，所以（NH₄）₂Fe（SO₄）₂、（NH₄）₂SO₃比NH₄HSO₄的大，（NH₄）₂Fe（SO₄）₂中二价铁离子抑制铵根离子水解，浓度最大，
故答案为：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂；
（3）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：吸热反应，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：否，因△H＞0且△S＜0，则在任何温度下△G＞0，不可能自发进行．

点评 该题考查较为综合，涉及离子的水解、pH值的计算、化学平衡常数的计算、自由能的应用等知识，题目难度中等，明确反应能够自发进行的条件为解答关键，注意掌握溶液酸碱性与溶液pH的关系．