Question

大氣首要污染物為可吸入顆粒物，PM2.5因其比表面積大，故可吸附重金屬離子，入肺后對人體產(chǎn)生很大的危害．其主要來源為燃煤、機(jī)動車尾氣等．因此，對PM2.5、SO₂、NOx等進(jìn)行研究具有重要意義．請回答下列問題：
（1）將PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣． 若測得該試樣所含水溶性無機(jī)離子的化學(xué)組分及其平均濃度如下表：

	K+	Na+	NH4+	SO42-	NO3-	Cl-
濃度/mol?L-1	4×10-6	6×10-6	2×10-5	4×10-5	3×10-5	2×10-5

根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷試樣的pH約為

 

．
（2）為減少SO₂的排放，常采取的措施有：
①將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料．
已知：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1
C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ?mol^-1
寫出焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

 

．
②洗滌含SO₂的煙氣．以下物質(zhì)可作洗滌劑的是

 

．
a．Ca（OH）₂      b．Na₂CO₃       c．CaCl₂ d．NaHSO₃
（3）汽車尾氣中NOx和CO的生成及轉(zhuǎn)化：
①已知汽缸中生成NO的反應(yīng)為：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0
若1mol空氣含0.8molN₂和0.2molO₂，1300°C時在密閉容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡，測得NO為8×10^-4mol．計算該溫度下的平衡常數(shù)K=

 

．汽車啟動后，汽缸溫度越高，單位時間內(nèi)NO排放量越大，原因是

 

．
②汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO，CO的中毒是由于CO與血液中血紅蛋白的血紅素部分反應(yīng)生成碳氧血紅蛋白，反應(yīng)方程式可表示為：CO+Hb?O₂?O₂+Hb?CO．實驗表明，c（Hb?CO）即使只有c（Hb?O₂）的 

1

50

，也可造成人的智力損傷，
已知t℃時上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=200，吸入肺部O₂的濃度約為1.0×10^-2mol?L^-1，若使c（Hb?CO）小于c（Hb?O₂）的 

1

50

，則吸入肺部CO的濃度不能超過

 

 mol?L^-1．
③目前，在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器可減少CO和NO的污染，其化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

．

Answer 1

考點：用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)

專題：

分析：（1）根據(jù)表格知，只有銨根離子水解，則溶液呈酸性，溶液中存在電荷守恒，根據(jù)電荷守恒計算溶液中氫離子濃度，根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計算溶液pH；
（2）①根據(jù)蓋斯定律書寫其熱化學(xué)方程式；
②二氧化硫?qū)儆谒嵝匝趸�物，能和堿反應(yīng)，亞硫酸酸性大于碳酸，所以能和可溶性碳酸鹽反應(yīng)；
（3）①先計算平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度，再根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)公式計算；升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動；
②根據(jù)平衡常數(shù)K=

c(Hb．CO)．c(O2)

c(Hb．O2)．c(CO)

=200進(jìn)行計算；
③CO和NO在催化劑條件下反應(yīng)生成氮氣和二氧化碳可以減少污染．

解答： 解：（1）根據(jù)表格知，只有銨根離子水解，則溶液呈酸性，溶液中c（OH^-）很小，忽略不計，溶液中存在電荷守恒，根據(jù)電荷守恒得溶液中c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（NO₃^-）+c（Cl^-）-c（K⁺）-c（Na⁺）-c（NH₄⁺）=[2×4+3+2-0.4-0.6-2]×10^-5 mol/L=10^-4mol/L，pH=-lgc（H⁺）=-lg10^-4=4，
故答案為：4；
（2）①H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1 （i）
C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ?mol^-1（ii）
將方程式（ii）-（i）得C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H=（-110.51kJ?mol^-1）-（-241.81kJ?mol^-1）=+13l.3 kJ?mol^-1，
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+13l.3 kJ?mol^-1 ；
②二氧化硫?qū)儆谒嵝匝趸�物，能和堿反應(yīng)，亞硫酸酸性大于碳酸，所以能和可溶性碳酸鈉反應(yīng)，二氧化硫酸性小于HCl，所以不和氯化鈣反應(yīng)，和亞硫酸氫鈉不反應(yīng)，故選ab；
（3）①平衡時NO為8×10^-4mol，根據(jù)方程式知，參加反應(yīng)的n（N₂）=n（O₂）=

1

2

n（NO）=4×10^-4mol，平衡時n（N₂）=0.8mol-4×10^-4 mol，O₂為0.2mol-4×10^-4 mol，代入平衡常數(shù)表達(dá)式得

(4×10-4)2

(0.8-4×10-4)．(0.2-4×10-4)

=4×10^-6，該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，且溫度越高反應(yīng)速率越快，所以單位時間內(nèi)NO排放量越大，
故答案為：4×10^-6；溫度升高，反應(yīng)速率加快且反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動；
②平衡常數(shù)K=

c(Hb．CO)．c(O2)

c(Hb．O2)．c(CO)

=200，若使c（Hb?CO）小于c（Hb?O₂）的 

1

50

，且吸入肺部O₂的濃度約為1.0×10^-2mol?L^-1，則有

c(O2)

c(CO)

＞200×50，則吸入肺部CO的濃度不能超過

1×10-2

10000

mol/L=1.0×10^-6mol?L^-1，故答案為：1.0×10^-6；
③CO和NO在催化劑條件下反應(yīng)生成氮氣和二氧化碳可以減少污染，反應(yīng)方程式為2NO+2CO

催化劑  .

N₂+2CO₂，故答案為：2NO+2CO

催化劑  .

N₂+2CO₂．

點評：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)計算、蓋斯定律、pH計算等知識點，側(cè)重考查學(xué)生分析問題、計算能力，難點是（3）②CO濃度的計算，題目難度中等．