Question

某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5（直径小于等于2.5μm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（未表示H⁺和OH^-）及其平均浓度如下表：

离子	K+	Na+	SO42-	NO3-
浓度/mol?L-1	2×10-6	3×10-6	2×10-5	1.5×10-5

根据表中数据判断PM2.5的酸碱性为

 

（填“酸性”、“碱性”或“中性”）．
（2）NO_x是汽车尾气中的主要污染物之一．
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图1：
写出该反应的热化学方程式：

 

．
（3）一定条件下，NO_X在催化转化器中被还原成N₂排出．写出NO被CO还原的化学方程式并用单线桥表示出电子转移的方向和数目：

 

．
（4）通过NO_x传感器可监测NO_x的含量，其工作原理示意图如图2：
①Pt电极上发生的是

 

反应（填“氧化”或“还原”）．
②写出NiO电极的电极反应式

 

．

Answer 1

考点：常见的生活环境的污染及治理,原电池和电解池的工作原理,氮的氧化物的性质及其对环境的影响

专题：电化学专题,元素及其化合物

分析：（1）依据电荷守恒，求出氢离子、氢氧根离子的浓度相对大小，由此判断出PM2.5的酸碱性为酸性；
（2）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，据此书写热化学方程式；
（3）NO被CO还原，则CO被NO氧化生成二氧化碳，用单线桥标注氧化还原反应电子转移总数为4，据此写出反应方程式；
（4）①原电池中正极得电子的物质发生还原反应；
②NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮；

解答： 解：（1）根据电荷守恒得：[H⁺]+[K⁺]+[Na⁺]+=2[SO₄^2-]+[NO₃^-]+[OH^-]，将表中数据带入得：[H⁺]-[OH^-]=5×10^-5＞1×10^-7，PM2.5显酸性，
故答案为：酸性；
（2）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，所以其热化学反应方程式为：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ/mol，
故答案为：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ/mol；
（3）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，氮元素从一氧化氮中+2价变为氮气中0价，电子从碳转移给氮元素，电子转移总数为4，
用单线桥标注化学方程式为：，
故答案为：；
（4）①装置无外接电源，故为原电池，铂电极上氧气得电子生成氧离子而被还原，
故答案为：还原；
②NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮，所以电极反应式为：NO+O^2--2e^-=NO₂，
故答案为：NO+O^2--2e^-=NO₂；

点评：本题考查的知识点较多，既考查了电化学、电子转移又考查了反应热的问题，对学生综合运用知识能力有一定的要求，特别是根据图中信息写电极反应，要求学生有较好从图中获取信息的能力，题目难度中等．