Question

中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站數(shù)據(jù)顯示，顆粒物（PM2.5）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)PM2.5、SO₂、NO_x 等進(jìn)行研究具有重要意義。請(qǐng)回答下列問題：

（1）將PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測(cè)試樣。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下表：

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PM2.5的酸堿性為試樣的pH=______。

（2）NO_x 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下：

則反應(yīng)N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) 

（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，具體流程如下：

①用離子方程式表示反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)：__________________________。

②用化學(xué)平衡移動(dòng)的原理分析，在HI分解反應(yīng)中使用膜反應(yīng)器分離出H₂的目的是_______。

③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(zhǎng)壽命的鎳氫電池。電池充放電時(shí)的總反應(yīng)為：NiO（OH）2+MNiO（OH）+MH，電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式________________________________；充電完成時(shí)，Ni（OH）2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)，陰極的電池反應(yīng)式為______________。

Answer 1

【知識(shí)點(diǎn)】PH的計(jì)算，化學(xué)反應(yīng)中的能量變化， 化學(xué)電源新型電池   F5

【答案解析】（1）4（2分）

（2）+183kJ·mol^-1（2分）

（3）①SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺(2分)

②HI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（1分）

③MH+OH^--e^-=H₂O+M；O2+4e^-+2H₂O=4OH^-（各2分）

    解析：（1）溶液中電荷守恒：C（K⁺）+C（NH₄⁺）+C（H⁺）=2C（SO₄^2-）+C（NO₃^-）+C（Cl^-），得C（H⁺）=1×10^-4mol•L^-1，pH值為4。

（2）①該反應(yīng)中的反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol

=+183kJ/mol。

（3）②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；③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，電極反應(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^-。

【思路點(diǎn)撥】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(yáng)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)。