Question

（2013?天津）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(chē)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．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）將PM_2.5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PM_2.5的酸堿性為

酸性

，試樣的pH=

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：H₂ （g）+

1

2

O₂ （g）=H₂O；△H=-241.81kJ?mol^-1
C （s）+

1

2

O₂ （g）=CO （g）；△H=-110.51kJ?mol^-1
寫(xiě)出焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H=+13l.3 kJ?mol^-1

．
②洗滌含SO₂的煙氣．以下物質(zhì)可作洗滌劑的是

a、b

．
a．Ca（OH）₂     b．Na₂CO₃     c．CaCl₂     d．NaHSO₃
（3）汽車(chē)尾氣中NO_x和CO的生成及轉(zhuǎn)化
①已知汽缸中生成NO的反應(yīng)為：N₂（g）+O₂（g）?2NO （g）；△H＞0
若1mol空氣含0.8mol N₂和0.2mol O₂，1300℃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

．
汽車(chē)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

溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移

．
②汽車(chē)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)：

該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)，任何溫度下均不自發(fā)進(jìn)行

．
③目前，在汽車(chē)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

催化劑  .

2CO₂+N₂

．

Answer 1

分析：（1）觀察表格中發(fā)現(xiàn)NH₄⁺水解顯酸性，PM2.5的酸堿性為酸性；
（2）利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；
（3）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；
③根據(jù)生成物為氮?dú)夂投�氧化碳�?shū)寫(xiě)．

解答：解：（1）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)溶液中電荷守恒計(jì)算H+離子濃度為10^-4，PH值為4，故答案為：酸性；4；
（2）①已知：①H₂ （g）+

1

2

O₂ （g）=H₂O（g）；△H=-241.81kJ?mol^-1，
②C （s）+

1

2

O₂ （g）=CO （g）；△H=-110.51kJ?mol^-1，
利用蓋斯定律，將②-①可得C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H=（-110.51kJ?mol^-1）-（-241.81kJ?mol^-1）=++13l.3 kJ?mol^-1，
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H=+13l.3 kJ?mol^-1；
 ②洗滌含SO₂的煙氣，根據(jù)酸性氧化物的性質(zhì)選a．Ca（OH）₂ b．Na₂CO₃，故答案為：a、b；
（3）①計(jì)算平衡常數(shù)時(shí)，先計(jì)算物質(zhì)的平衡量，N₂為0.8mol-4×10^-4 mol，O₂為0.2mol-4×10^-4 mol，帶入平衡常數(shù)表達(dá)式即可，得K=4×10^-6，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：4×10^-6；溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移；
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：該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)，任何溫度下均不自發(fā)進(jìn)行；
③汽車(chē)尾氣系統(tǒng)中裝置反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CO+2NO

催化劑  .

2CO₂+N₂，故答案為：2CO+2NO 

催化劑  .

 2CO₂+N₂．

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、蓋斯定律的應(yīng)用、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．