Question

10．中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，淡黃色的pH試紙常用于測(cè)定溶液的酸堿性．在 25℃，若溶液的pH=7，試紙不變色；若pH＜7，試紙變紅色；若pH＞7，試紙變藍(lán)色．而要精確測(cè)定溶液的pH，需用pH計(jì)．pH計(jì)主要通過(guò)測(cè)定溶液中H⁺濃度來(lái)測(cè)定溶液的pH．
（1）已知水中存在如下平衡H₂O?H⁺+OH^-△H＞0．現(xiàn)欲使平衡向右移動(dòng)，且所得溶液呈中性，選擇的方法是C（字母）．
A．向水中加入NaHSO₄溶液
B．向水中加入Cu（OH）₂固體
C．加熱水至100℃[其中c（H⁺）=1×10^-6 mol•L^-1]
D．在水中加入H₂SO₄溶液
（2）現(xiàn)欲測(cè)定100℃沸水的pH及酸堿性，若用pH試紙測(cè)定，則試紙顯淡黃色，若用pH計(jì)測(cè)定，則pH＜7 （填“＞”“＜”或“=”），溶液呈中性（填“酸”“堿”或“中”）．
（3）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PM_2.5（直徑小于等于2.5 μm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)PM_2.5、SO₂、NO_x等進(jìn)行研究具有重要意義．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下表：

離子	K+	Na+	NH4+	SO42-	NO3-	Cl-
$\frac{濃度}{（mol•{L}^{_1}）}$	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PM_2.5的酸堿性為酸性，試樣的pH=4．
（4）①已知汽缸中生成NO的反應(yīng)為N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0，汽車啟動(dòng)后，汽缸溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，原因是吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡正向移動(dòng)，NO的含量增大．
②汽車燃油不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生CO，有人設(shè)計(jì)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，則在任何溫度下△G＞0，不可能自發(fā)進(jìn)行．

Answer 1

分析 （1）使水的電離平衡向右移動(dòng)的方法有：升高溫度、加入含有弱根離子的鹽等，如果溶液呈酸性，說(shuō)明加入的物質(zhì)和氫氧根離子反應(yīng)，導(dǎo)致溶液中氫氧根離子濃度小于氫離子濃度而使溶液呈酸性；
（2）100℃沸水顯示中性，根據(jù)中性環(huán)境下pH試紙的顏色來(lái)確定即可；在25℃時(shí)，水的pH=7，溫度升高，則pH增大，水在任何溫度下均為中性；
（3）先根據(jù)溶液中電荷守恒計(jì)算氫離子的濃度，然后求出pH；
（4）①計(jì)算出平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量，結(jié)合平衡常數(shù)的表達(dá)式計(jì)算；
②根據(jù)G=△H-T•△S判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行；

解答 解：（1）A．向水中加入NaHSO₄，NaHSO₄電離出氫離子，抑制水電離，平衡逆向移動(dòng)，導(dǎo)致溶液中C（H⁺）＞C（OH^-），溶液呈酸性，故A錯(cuò)誤；
B．向水中加入Cu（NO₃）₂，Cu（NO₃）₂是強(qiáng)酸弱堿鹽能水解，銅離子和氫氧根離子結(jié)合生成氫氧化銅，從而促進(jìn)水電離，導(dǎo)致溶液中C（OH^-）＜C（H⁺），溶液呈酸性，故B錯(cuò)誤；
C．水的電離是吸熱反應(yīng)，加熱至100℃，促進(jìn)水電離，溶液C（OH^-）=C（H⁺），溶液呈中性，故C正確；
D．向水中加入H₂SO₄，H₂SO₄是強(qiáng)酸，電離出的氫離子抑制水的電離，導(dǎo)致溶液中C（OH^-）＞C（H⁺），溶液呈酸性，故D錯(cuò)誤；
故選C；
（2）溫度升高會(huì)促進(jìn)水的電離，所以水的pH會(huì)減小，所以100℃沸水仍然是中性的，但此時(shí)的pH值小于7，pH試紙測(cè)定溶液的酸堿性時(shí)，試紙為淡黃，水在任何溫度下均為中性的，故答案為：淡黃；＜；中；
（3）觀察表格中發(fā)現(xiàn)NH₄⁺水解顯酸性，PM2.5的酸堿性為酸性；試樣的pH值根據(jù)溶液中電荷守恒：c（H⁺）+c（K⁺）+c（Na⁺）+c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）+c（NO₃^-）+c（Cl^-）計(jì)算H⁺離子濃度為10^-4，該樣本的pH=4，
故答案為：酸性；4；
（4）①氣缸溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，原因是溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移；
故答案為：吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡正向移動(dòng)，NO的含量增大；
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：△H＞0△S＜0，則在任何溫度下△G＞0，不可能自發(fā)進(jìn)行．

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)，涉及離子的水解、pH值的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、自由能的應(yīng)用等，題目難度中等，注意相關(guān)知識(shí)的積累．