Question

（16分）氮氧化物和SO2是造成霧霾天氣的主要原因之一。

（1）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)+1/2O2(g)＝H2O(g)ΔH＝－241.8kJ·mol－1，C(s)+1/2O2(g)＝CO(g) ΔH＝－110.5kJ·mol－1

寫出焦炭與水蒸氣高溫反應(yīng)的熱化學方程式： 。

②洗滌含SO2的煙氣。下列物質(zhì)可作洗滌劑的是 (填字母)。

a．Ca(OH)2 b．Na2CO3 c．CaCl2 d．NaHSO3

（2）①已知汽車發(fā)動機工作時汽缸中生成NO的反應(yīng)為：N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH＝＋183kJ·mol－1。若1mol空氣含0.8molN2和0.2molO2，1300℃時在密閉容器內(nèi)反應(yīng)達到平衡，測得NO為8×10－4mol。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，請用反應(yīng)速率和化學平衡知識解釋NO排放量增大的原因： 。

（3）硫酸工業(yè)尾氣中二氧化硫的含量超過0.05%(體積分數(shù))時需經(jīng)處理后才能排放。某校化學興趣小組欲測定某硫酸工廠排放尾氣中二氧化硫的含量，采用以下方案：如圖所示，圖中氣體流量計B用于準確測量通過的尾氣體積。

將尾氣通入一定體積已知濃度的碘水中測定SO2的含量。當洗氣瓶C中溶液藍色消失時，立即關(guān)閉活塞A。

①洗氣瓶C中導(dǎo)管末端連接一個多孔球泡D，可以提高實驗的準確度，其理由是 。

②洗氣瓶C中溶液藍色消失后，沒有及時關(guān)閉活塞A，測得的SO2含量________(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。

（4）將某PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試液。若測得該試液所含水溶性無機離子的化學組分及其平均濃度[c(H+)、c(OH－)待測]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 ，待測試液的pH＝ 。

Answer 1

（1）①C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3kJ·mol－1(方程式、反應(yīng)熱各1分，共2分)

②ab(2分) （2） 4×10－6(2分) 該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)速率加快(1分)，平衡向正反應(yīng)方向移動(1分，共2分)，因此單位時間內(nèi)NO排放量增大。 （3）①增大氣體與溶液接觸面積(1分)，有利于SO2與碘水充分反應(yīng)(1分，共2分) ②偏低(2分) （4）酸性(2分) 4(2分)

【解析】

試題分析：（1）①已知反應(yīng)：① H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(g) ΔH＝－241.8kJ·mol－1，② C(s)+1/2O2(g)＝CO(g) ΔH＝－110.5kJ·mol－1，則根據(jù)蓋斯定律可知②－①即得到焦炭與水蒸氣高溫反應(yīng)的熱化學方程式C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3kJ·mol－1。

②SO2是酸性氧化物，能與氫氧化鈣、碳酸鈉反應(yīng)，但與氯化鈣、亞硫酸氫鈉均不反應(yīng)吧，因此可作洗滌劑的是氫氧化鈣和碳酸鈉，答案選ab。

（2）若1mol空氣含0.8molN2和0.2molO2，1300℃時在密閉容器內(nèi)反應(yīng)達到平衡，測得NO為8×10－4mol，則根據(jù)方程式可知消耗氮氣和氧氣的物質(zhì)的量分別是4×10－4mol，因此平衡時氧氣和氮氣的物質(zhì)的量分別是0.2mol－4×10－4mol≈0.2mol、0.8mol－4×10－4mol≈0.8mol，反應(yīng)前后體積不變，因此可以用物質(zhì)的量表示濃度計算平衡常數(shù)，即該溫度下的平衡常數(shù)K＝＝4×10－6。根據(jù)方程式可知正方應(yīng)是吸熱反應(yīng)，汽車啟動后，汽缸溫度越高，反應(yīng)速率越快，平衡向正反應(yīng)方向移動，因此單位時間內(nèi)NO排放量增大。

（3）①多孔球泡D可以增大氣體與溶液接觸面積，有利于SO2與碘水充分反應(yīng)，提高吸收效率。

②洗氣瓶C中溶液藍色消失后，如果沒有及時關(guān)閉活塞A，則導(dǎo)致空氣中的氧氣氧化一部分生成的碘離子，因此使得碘的消耗量減少，則測得的SO2含量偏低。

（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知c(K+)+c(Na+)+c(NH4＋)＝3×10－5＜2c(SO42－)+c(NO3－)+c(Cl-)＝13×10－5，則根據(jù)電荷守恒可知溶液顯酸性。

考點：考查蓋斯定律、平衡常數(shù)、外界條件對平衡狀態(tài)的影響以及SO2含量測定實驗設(shè)計與探究