Question

研究二氧化硫、氮氧化物、PM2.5等大气污染物的治理具有重要意义．
（1）对PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样．若测得该试样中除H⁺和OH^-外其它水溶性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

根据表中数据判断试样的pH=

 

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（2）含SO₂的工业废气处理：废气的将含有SO₂的废气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，在废气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间的二氧化碳，以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的pH值，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙．
二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为

 

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亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为

 

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（3）汽车尾气中NOx和CO的生成及转化．
①已知气缸中生成NO的反应为：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0；汽车启动后，气缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是

 

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②在汽车尾气系统中安装催化转化器，使NO和CO迅速发生反应转化成对环境无污染的气体，可减少CO和NO的污染，反应的化学方程式为

 

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（4）用CH₄催化还原NOx可消除氮的氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-144kJ?mol^-1
取标准状况下4.48L CH₄还原NO₂和NO的混合物，若氮氧化物完全被还原，且生成H₂O（l），则放出的总热量Q的取值范围是

 

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Answer 1

考点：常见的生活环境的污染及治理,热化学方程式

专题：元素及其化合物,化学应用

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）二氧化碳与碳酸钙反应生成易溶的碳酸氢钙；亚硫酸氢钙具有还原性，可被氧化为硫酸钙；
（3）①根据温度越高，化学反应速率越快，平衡向吸热的方向移动；
②根据生成物为氮气和二氧化碳书写；
（4）先根据盖斯定律分别求出CH₄还原NO₂、CH₄还原NO，其中氮氧化物完全被还原，且生成H₂O（l）的热化学方程式式，然后根据极限法求出放出的热量，最后确定范围．

解答： 解：（1）溶液中电荷守恒：C（K⁺）+C（NH₄⁺）+C（H⁺）=2C（SO₄^2-）+C（NO₃^-）+C（Cl^-），得C（H⁺）=1×10^-4mol?L^-1，pH值为4，故答案为：4；
（2）①二氧化碳与碳酸钙反应生成易溶的碳酸氢钙，故答案为：碳酸氢钙；
②亚硫酸氢钙具有还原性，可被氧化为硫酸钙，反应的方程式为Ca（ HSO₃）₂+O₂=CaSO₄+H₂SO₄，故答案为：Ca（ HSO₃）₂+O₂=CaSO₄+H₂SO₄；
（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：温度升高，反应速率加快，平衡右移；
②汽车尾气系统中装置反应的化学方程式为2CO+2NO

催化剂  .

2CO₂+N₂，故答案为：2CO+2NO

催化剂  .

2CO₂+N₂；
（4）①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-574kJ/mol
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-1160kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-144kJ?mol^-1
利用盖斯定律将

①+②

2

+③×2，可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-1155kJ/mol；
则取标准状况下4.48L CH₄还原NO₂，若氮氧化物完全被还原，且生成H₂O（l），则放出的总热量Q为231kJ；
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-1160kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-144kJ?mol^-1
利用盖斯定律将②+③×2，可得：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-1448kJ/mol；
则取标准状况下4.48L CH₄还原NO，若氮氧化物完全被还原，且生成H₂O（l），则放出的总热量Q为289.6kJ；
所以取标准状况下4.48L CH₄还原NO₂和NO的混合物，若氮氧化物完全被还原，且生成H₂O（l），则放出的总热量Q的取值范围是231kJ＜Q＜289.6kJ；
故答案为：231kJ＜Q＜289.6kJ．

点评：该题综合考查化学反应原理的基础知识，涉及PH值的计算、化学方程式书写、盖斯定律的应用、化学平衡移动原理、题目难度中等，注意相关知识的积累．