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．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．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=

 

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（2）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：

①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=

 

kJ?mol^-1．
②尾气中空气不足时，NO_x在催化转化器中被还原成N₂．写出NO被CO还原的化学方程式

 

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③汽车汽油不完全燃烧时还产生CO，若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？

 

（填“能或不能”）．依据是

 

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（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：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应

 

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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

 

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Answer 1

考点：反应热和焓变,二氧化硫的化学性质,二氧化硫的污染及治理

专题：基本概念与基本理论,元素及其化合物

分析：（1）根据溶液中电荷守恒计算；
（2）①根据能量变化图计算反应热，反应热=反应物的键能和-生成物的键能和；
②NO被CO还原，则CO被NO氧化生成二氧化碳，据此写出反应方程式；
③△H-T△S＞0时，反应不能自发进行；
（3）①从流程图可知，在反应器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI；
②HI分解是可逆反应，分离出氢气有利于平衡正向移动．

解答： 解：（1）溶液中电荷守恒：C（K⁺）+C（NH₄⁺）+c（Na⁺）+C（H⁺）=2C（SO₄^2-）+C（NO₃^-）+C（Cl^-）+c（OH^-）和K_W，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=反应物的键能和-生成物的键能和=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，故答案为：+183；
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；
③该反应的反应物有2mol气体，生成物有1mol气体，△S＜0，△H＞0，所以，△H-T△S＞0，反应不能自发进行，故答案为：不能，该反应是焓增、熵减的反应，△H-T△S＞0；
（3）①从流程图可知，在反应器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI，反应方程式为SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺，故答案为：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
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，故答案为：HI分解为可逆反应，及时分离出产物H₂，有利于反应正向进行．

点评：本题考查了电解质溶液中的电荷守恒、反应热=反应物的键能和-生成物的键能和、化学反应自发进行的条件、平衡移动等等知识，题目难度不大．