题目内容
20．
雾霾天气严重影响人们的生活和健康．其中首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5，其主要来源为燃煤、机动车尾气等．因此改善能源结构、机动车限号等措施能有效减少PM2.5、SO2、NOx等污染．请回答下列问题：
（1）将一定量的某利M2.5样品用蒸馏水溶解制成待测试样（忽略OH-）．常温下测得该训试样的组成及其浓度如表一：根据表一中数据判断该试样的pH=4．
表一：
| 离子 | K+ | Na+ | NH4+ | SO42- | NO3- | Cl- |
| 浓度mol/L | 4×10-6 | 6×10-6 | 2×10-5 | 4×10-5 | 3×10-5 | 2×10-5 |
A．混合气体的密度不再变化 B．混合气体的压强不再变化
C．N2、O2、NO的物质的量之比为1：1：2D．氧气的转化率不再变化
（3）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
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H=+13l.3kJ•mol-1．
②洗涤含SO2的烟气．下列可作为洗涤含SO2的烟气的洗涤剂的是AB．
A．浓氨水 B．碳酸氢钠饱和溶液 C．FeCl2饱和溶液 D．酸性CaCl2饱和溶液
（4）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题．某研究性小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示．若不使用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为NO的分解反应是放热反应，升温有利于反应逆向进行，在$\frac{n（NO）}{n（CO）}$=1的条件下，为更好的除去NOx物质，应控制的最佳温度在870K左右．
（5）车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”．活性炭可处理大气污染物NO．在5L密闭容器中加入NO和活性炭（假设无杂质），一定条件下生成气体E和F．当温度分别在T1℃和T2℃时，测得各物质平衡时物质的量（n/mol）如表二：
表二：
| 物质 温度/℃ | 活性炭 | NO | E | F |
| 初始 | 3.000 | 0.10 | 0 | 0 |
| T1 | 2.960 | 0.020 | 0.040 | 0.040 |
| T2 | 2.975 | 0.050 | 0.025 | 0.025 |
③上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1molNO气体，则达到新化学平衡时NO的转化率为80%．
分析 （1）将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样．则该试样中除了水溶性无机离子外，还一定含H+和OH-，根据溶液中电荷守恒来列式，并结合水的离子积来计算；（2）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（3）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可得焦炭与水蒸气反应的热化学方程式；
②二氧化硫是一种酸性氧化物可以和碱反应，二氧化硫溶于水得亚硫酸，酸性强于碳酸，所以可以和碳酸钠溶液反应；
（4）升高温度，发现NO的分解率降低，说明反应向逆反应方向进行，该反应放热；
（5）由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为（3.000-2.960）：（0.10-0.020）：0.040：0.040=1：2：1：1，反应中C被氧化，
①结合原子守恒可知，生成为N2与CO2；
②若T1＜T2，温度升高NO浓度增大，平衡逆向进行；
③反应C+2NO?N2+CO2是一个气体体积不变的反应，而反应物只有一种，故加入NO气体，建立的平衡和原平衡为等效平衡．
解答 解：（1）溶将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样．则该试样中除了水溶性无机离子外，还一定含H+和OH-．
根据溶液中电荷守恒可知：C（K+）+C（NH4+）+c（Na+）+C（H+）=2C（SO42-）+C（NO3-）+C（Cl-）+c（OH-）①，
而溶液含满足水的离子积KW=c（H+）•c（OH-）=10-14②，
联立①②可解得C（H+）=1×10-4mol•L-1，则pH值为4，
故答案为：4；
（2）N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H＞0恒温，恒容密闭容器中，
A．反应前后气体质量不变，体积不变，混合气体的密度始终不变化，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；
B．反应前后气体质量不变，气体物质的量不变，混合气体的压强始终不变化，所以不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C．N2、O2、NO的物质的量之比为1：1：2 不能说明正逆反应速率相同，故C错误；
D．氧气的转化率不再变化，说明正逆反应速率相等，反应达平衡状态，故D正确；
故答案为：D；
（3）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=（-110.5kJ/mol）-（-241.8kJ/mol）=+13l.3 kJ/mol，
所以焦炭与水蒸气反应的热化学方程式为：C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H=+13l.3kJ•mol-1，
故答案为：C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H=+13l.3kJ•mol-1；
②A．二氧化硫是酸性氧化物所以具有酸性氧化物的通性能够与浓氨水反应，可以用浓氨水吸收二氧化硫，故A正确；
B．二氧化硫水溶液是亚硫酸所以也能够与碳酸氢钠饱和溶液反应，生成二氧化碳气体，可以用碳酸氢钠溶液做洗涤剂，故B正确；
C．二氧化硫对应的酸是亚硫酸，酸性比盐酸酸性弱，所以二氧化硫与氯化亚铁不反应，故C错误；
D．二氧化硫与氯化钙溶液不反应，不能用氯化钙溶液吸收二氧化硫，故D错误；
故选：AB；
（4）升高温度，发现NO的分解率降低，说明反应向逆反应方向进行，该反应放热；
由图可知，在$\frac{n（NO）}{n（CO）}$=1的条件下，870K时，NO还原为N2的转化率接近为100%；
故答案为：NO的分解反应是放热反应，升温有利于反应逆向进行；870；
（5）由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为（3.000-2.960）：（0.10-0.020）：0.040：0.040=1：2：1：1，反应中C被氧化，
①结合原子守恒可知，生成为N2与CO2，且该反应为可逆反应，反应方程式为C+2NO?N2+CO2，
故答案为：C+2NO?N2+CO2；
②T1＜T2，图表中NO随温度升高增大，说明升温平衡逆向进行，正反应为放热反应，该反应△H＜0，
故答案为：＜；
③反应C+2NO?N2+CO2是一个气体体积不变的反应，而反应物只有一种，故加入NO气体，建立的平衡和原平衡为等效平衡，原平衡中NO转化率为 $\frac{0.10-0.020}{0.10}$×100%=80%，则达到新平衡时NO的转化率为80%，
故答案为：80%．
点评 该题综合考查化学反应原理的基础知识，涉及电荷守恒、pH值的计算、化学反应方程式的书写、转化率的计算，平衡的移动等，题目难度中等，注意相关知识的积累．
| A． | c（K+）+c（H+）═c（OH-）+c（HS-）+2 c（S2-） | B． | c（K+）＞c（HS-）＞c（OH-）＞c（H+） | ||
| C． | c（HS-）+c（S2-）+c（H2S）=0.1 mol•L-1 | D． | c（K+）＞c（HS-）＞c（H+）＞c（OH-） |
| A． | 原子半径：W＜X＜Y＜Z | |
| B． | 简单氢化物的稳定性：X＞Y＞Z | |
| C． | W分别与X、Z形成的化合物均能抑制水的电离 | |
| D． | 在化合物A 的分解反应中丙为氧化产物，丁为还原产物 |
Ⅰ、与水一样，甲醇也能微弱电离：2CH5OH（l）?CH3OH2++CH3O-，它也存在一个类似Kw的离子积Km，且25℃时MKm=2.0×10-17．往一定量的甲醇中加入金属钠，则有关叙述不正确的是A
A．金属钠与甲醇反应比金属钠与水反应更强烈
B．结合H+的能力CH3O-＞OH-
C．温度不变，所得溶液中c（CH3O-）和c（CH3OH2+）的乘积为常数
D．所得溶液中c（Na+）+c（CH3OH2+）═c（CH3O-）
Ⅱ、已知在常温下常压下：
①2CH3OH+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6KJ/mol
②CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566.0KJ/mol
③H2O（g）═H2O（l）△H=-44.0KJ/mol
请计算1mol甲醇不完全燃烧生成1mol一氧化碳和液态水放出的热量为442.8KJ．
Ⅲ、某同学设计了一个酸性甲醇燃料电池，并用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，其装置如图1．
（1）写出甲中通入甲醇一极的电极反应式CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+．
（2）图2表示乙中阳极（选填“阴”或“阳”）产生气体的体积与电解时间的关系．当该极产生336mL气体时，理论上甲中消耗O2 224mL（标况）．
Ⅳ、工业上常用两种方法生产甲醇：
方法一：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0
（1）能说明该反应已达平衡状态的是B（填写序号字母）．
A．n（CO）：n（H2）：n（CH3OH）=1：2：1
B．恒温恒容，气体总压强保持不变
C．H2的消耗速率与CH3OH的生成速率之比为2：1
D．恒温恒容，混合气体的密度保持不变
（2）下列措施能使容器中$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{c（CO）}$增大的是C．
A．升高温度
B．将CH3OH从容器中分离出去一部分
C．体积不变，充入氢气
D．选用更有效的催化剂
E．体积不变，充入氦气，使体系压强增大
方法二：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0KJ/mol
某温度下，在容积均为1L的A、B两个容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容，达到平衡时的能量变化数据如表：
| 容器 | A | B |
| 反应物投入量 | 1molCO2（g）和3molH2（g） | 1molCH3OH（g）和1molH2O（g） |
| 反应能量变化 | 放出29.4KJ | 吸收aKJ |
（2）a=19.6；B容器中反应达到平衡时，CH3OH的转化率是40%．
（3）平衡后保持温度和体积不变，将A、B中的物质合并在A容器中，再次平衡时CH3OH的物质的量大于1.2mol．（选填“大于”、“小于”或“等于”）
| A． | 可以发生氧化反应 | B． | 分子式为C9H10O | ||
| C． | 分子中所有原子都处于同一平面上 | D． | 能使溴的四氯化碳溶液褪色 |
| 选项 | 实验 | 现象 | 结论 |
| A | 25℃，两片相同的Al片分别和等体积稀HNO3和浓HNO3反应 | 前者产生无色气体，后者产生红棕色气体，且后者反应更加剧烈 | 其他条件相同时，反应物浓度越大，反应速率越快 |
| B | 将无水乙醇和浓H2SO4的混合物加热至170℃，产生的气体通入酸性KMnO4溶液 | KMnO4溶液紫红色褪去 | 乙烯具有还原性 |
| C | SO2通入BaCl2溶液，然后滴入稀硝酸 | 有白色沉淀产生，加入稀硝酸后沉淀不溶解 | 所得沉淀为BaSO3，后转化为BaSO4 |
| D | 向盛有AgCl固体试管中加入一定量的0.01mol•L-1 KI溶液 | 固体由白色逐渐变为黄色 | Ksp（AgCl）＞Ksp（AgI） |
| A． | A | B． | B | C． | C | D． | D |
| A． | 0.1mol/L的NH4HSO4溶液：Ba2+、Na+、NO3-、Cl- | |
| B． | 通KSCN溶液变红色的溶液：NH4+、Al3+、SO42-、Cl- | |
| C． | $\frac{c（{H}^{+}）}{c（O{H}^{-}）}$=1×1014的溶液：Ca2+、Na+、ClO-、NO3- | |
| D． | 与铝反应产生大量氢气的溶液：K+、Na+、CO32-、NO3- |
．该反应中还原剂是KI，21.4g KIO3参加反应时转移电子0.5mol．