Question

18．某市對(duì)大氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)該市首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5（直徑小于等于2.5um的懸浮顆粒物）其主要來(lái)源為燃煤、機(jī)動(dòng)車尾氣等．因此，對(duì)PM2.5、SO₂、NO_x等進(jìn)行研究具有重要意義．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）將PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測(cè)試樣．若測(cè)得該試樣所含水溶性無(wú)機(jī)離子的化學(xué)組分及其平均濃度如表：

離子	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4．
（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：
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g） K₁
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）  K₂
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）  K=$\sqrt{\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}}$（用含K₁、K₂的式子表示）．
②洗滌含SO₂的煙氣．以下物質(zhì)可作洗滌劑的是AB．
A．Ca（OH）₂        B．Na₂CO₃       C．CaCl₂         D．NaHSO₃
（3）汽車尾氣中有NO_x和CO的生成及轉(zhuǎn)化為：
①已知?dú)飧字猩�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℃時(shí)在密閉容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得NO為8×10^-4 mol．計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)K=4×10^-6．
②汽車燃油不完全燃燒時(shí)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，簡(jiǎn)述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù)：△H＞0，△S＜0，故體系的△G=△H-T•△S＞0，所以該設(shè)想不能實(shí)現(xiàn)．
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2CO+2NO=2CO₂+N₂．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)溶液呈電中性的原理可得：c（H⁺）+c（K⁺）+c（Na⁺）+c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）+c（NO₃^-）+c（Cl^-），將各個(gè)數(shù)值代入上述式子可得c（H⁺），再根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計(jì)算；
（2）①已知：Ⅰ．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g） K₁，
Ⅱ．2C（s）+O₂（g）=2CO（g）  K₂，
根據(jù)蓋斯定律，（Ⅱ-Ⅰ）÷2可得：C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO（g），故平衡常數(shù)為K₂與K₁的商再開(kāi)方；
②SO₂是酸性氧化物，能與堿反應(yīng)，亞硫酸酸性比碳酸強(qiáng)，比鹽酸弱，二氧化硫能與碳酸鈉溶液反應(yīng)，不能與氯化鈣溶液反應(yīng)，SO₂與NaHSO₃溶液不反應(yīng)；
（3）①在反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，n（N₂）=0.8mol；n（O₂）=0.2mol，n（NO）=0；當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，n（N₂）=（0.8-4×10^-4）mol，n（O₂）=（0.2-4×10^-4）mol，n（NO）=8×10^-4mol，反應(yīng)前后氣體的體積不變，可以用物質(zhì)的量代替濃度代入K=$\frac{{c}^{2}（NO）}{c（{N}_{2}）×c（{O}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)；
②由于反應(yīng)2CO（g）=2C（s）+O₂（g）△H＞0是個(gè)體系混亂程度減小的吸熱反應(yīng)，若體系的△G=△H-T•△S＜0，反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)，否則不能實(shí)現(xiàn)；
③CO與NO反應(yīng)生成氮?dú)馀c二氧化碳，配平書(shū)寫(xiě)方程式．

解答 解：（1）根據(jù)溶液呈電中性的原理可得c（H⁺）+c（K⁺）+c（Na⁺）+c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）+c（NO₃^-）+c（Cl^-），將各個(gè)數(shù)值代入上述式子可得c（H⁺）=1.0×10^-4mol/L，所以pH=-lg1.0×10^-4=4，
故答案為：4；
（2）①已知：Ⅰ.2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g） K₁，
Ⅱ．2C（s）+O₂（g）=2CO（g） K₂，
根據(jù)蓋斯定律，（Ⅱ-Ⅰ）÷2可得：C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO（g），故該反應(yīng)平衡常數(shù)K=$\sqrt{\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}}$，
故答案為：$\sqrt{\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}}$；
②A．可以發(fā)生反應(yīng)：Ca（OH）₂+SO₂=CaSO₃↓+H₂O，故A正確；
B．可以發(fā)生反應(yīng)：Na₂CO₃+SO₂=Na₂SO₃+CO₂，故B正確；
C．CaCl₂不反應(yīng)，不能作吸收劑，故C錯(cuò)誤；
D．SO₂與NaHSO₃不反應(yīng)，不能作吸收劑，故D錯(cuò)誤，
故選：AB；
（3）①在反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，n（N₂）=0.8mol；n（O₂）=0.2mol，n（NO）=0；當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，n（N₂）=（0.8-4×10^-4）mol，n（O₂）=（0.2-4×10^-4）mol，n（NO）=8×10^-4mol．假設(shè)氣缸的容積為VL．則該溫度下的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（NO）}{c（{N}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{（8×1{0}^{-4}）^{2}}{（0.8-4×1{0}^{-4}）×（0.2-4×1{0}^{-4}）}$=4×10^-6，
②由于反應(yīng)2CO（g）=2C（s）+O₂（g）△H＞0是個(gè)體系混亂程度減小的吸熱反應(yīng)，△H＞0，△S＜0，故體系的△G=△H-T•△S＞0，所以該設(shè)想不能實(shí)現(xiàn)，
故答案為：△H＞0，△S＜0，故體系的△G=△H-T•△S＞0，所以該設(shè)想不能實(shí)現(xiàn)；
③CO與NO反應(yīng)生成氮?dú)馀c二氧化碳，結(jié)合質(zhì)量守恒定律可得反應(yīng)方程式為：2CO+2NO=2CO₂+N₂，
故答案為：2CO+2NO=2CO₂+N₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查pH計(jì)算、蓋斯定律應(yīng)用、SO₂的尾氣處理、平衡常數(shù)計(jì)算及反應(yīng)自發(fā)性判斷，注意對(duì)平衡常數(shù)的理解，綜合考查學(xué)生應(yīng)用知識(shí)分析解決問(wèn)題的能力，題目難度中等．