Question

中國環(huán)境監(jiān)測總站數(shù)據(jù)顯示，顆粒物（PM_2.5等）是連續(xù)霧霾過程影響空氣質(zhì)量最顯著的污染物，其主要來源為燃煤、機(jī)動(dòng)車尾氣等．因此，對(duì)PM_2.5、SO₂、NOx等進(jìn)行研究具有重要意義．請(qǐng)回答：
（1）將PM_2.5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：

離子	K+	Na+	NH4+	SO42-	NO3-	Cl-
濃度（mol/L）	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)計(jì)算PM_2.5待測試樣的pH=

 

．
（2）NO_x是汽車尾氣的主要污染物之一．汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)引發(fā)N₂和O₂反應(yīng)，其能量變化示意圖如圖1：

①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=

 

．
②汽車汽油不完全燃燒時(shí)還產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：
2CO（g）═2C（s）+O₂（g），已知該反應(yīng)的△H＞0，該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)？

 

．你的依據(jù)是

 

．
（3）碘循環(huán)工藝不僅能吸收SO₂降低環(huán)境污染，同時(shí)又能制得氫氣，具體流程如圖2：
①用化學(xué)平衡移動(dòng)原理分析，在HI分解反應(yīng)中使用膜反應(yīng)器分離出H₂的目的是

 

．
②用吸收H₂后的稀土儲(chǔ)氫合金作為電池負(fù)極材料（用MH表示），NiO（OH）作為電池正極材料，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液，可制得高容量、長壽命的鎳氫電池．電池充放電時(shí)的總反應(yīng)為：Ni（OH）₂+M

充電  .

放電

NiO（OH）+MH，電池放電時(shí)，負(fù)極電極反應(yīng)式為

 

；充電完成時(shí)，全部轉(zhuǎn)化為NiO（OH），若繼續(xù)充電，將在一個(gè)電極產(chǎn)生O₂，O₂擴(kuò)散到另一個(gè)電極發(fā)生電極反應(yīng)被消耗，從而避免產(chǎn)生的氣體引起電池爆炸，此時(shí)，陰極電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：二氧化硫的化學(xué)性質(zhì),化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的調(diào)控作用,氮的氧化物的性質(zhì)及其對(duì)環(huán)境的影響

專題：基本概念與基本理論,元素及其化合物

分析：（1）根據(jù)溶液中電荷守恒計(jì)算；
（2）①根據(jù)能量變化圖計(jì)算反應(yīng)熱，反應(yīng)熱=吸收的能量-放出的能量，再根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫規(guī)則書寫；
②如反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，應(yīng)滿足△H-T?△S＜0；
（3）①根據(jù)平衡移動(dòng)的原理來分析；
②電池放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，MH被氧化生成水和M；為避免爆炸，氧氣在陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答： 解：（1）溶液中電荷守恒：c（K⁺）+c（NH₄⁺）++c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（NO₃^-）+c（Cl^-），將表中數(shù)據(jù)帶入可得c（H⁺）=1×10^-4mol?L^-1，pH值為4，
故答案為：4；
（2）①該反應(yīng)中的反應(yīng)熱=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，所以其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183 kJ?moL^-1，
故答案為：+183 kJ?moL^-1；
②2CO（g）=2C（s）+O₂（g），該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)．根據(jù)G=△H-T?△S，G＞0，不能實(shí)現(xiàn)，
故答案為：不能；該反應(yīng)是熵減、焓增的反應(yīng)，任何溫度下均不能自發(fā)進(jìn)行；
（3）①在膜分離器中發(fā)生反應(yīng)：2HI?I₂+H₂，將H₂分離出來有利于平衡向右移動(dòng)，利于I₂和H₂的生成，
故答案為：HI分解為可逆反應(yīng)，及時(shí)分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行；
②負(fù)極反應(yīng)物MH失去電子，生成的H⁺在堿性條件下生成H₂O，電解反應(yīng)式為：MH-e^-+OH^-=H₂O+M，陰極的電極反應(yīng)有兩個(gè)，第一階段是充電時(shí)的反應(yīng)式，陰極上電極反應(yīng)式為M+H₂O+e^-═MH+OH^-，第二階段為吸收氧氣的電解反應(yīng)式，由題意知氧氣在陰極上被還原，電解質(zhì)溶液呈堿性可知氧氣被還原為OH^-，所以其電極反應(yīng)式為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，
故答案為：MH+OH^--e^-=H₂O+M；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；

點(diǎn)評(píng)：該題綜合考查化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)知識(shí)，涉及原電池和電解池原理、化學(xué)反應(yīng)與能量變化以及化學(xué)平衡等問題，明確正負(fù)極、陰陽極上得失電子是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，電極反應(yīng)式要結(jié)合溶液的酸堿性書寫，為易錯(cuò)點(diǎn)．