Question

（2013?天津）某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM_2.5（直径小于等于2.5 μm的悬浮颗粒物），其主要来源为燃煤、机动车尾气等．因此，对PM_2.5、SO₂、NO_x等进行研究具有重要意义．
请回答下列问题：
（1）将PM_2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样．
若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K+	Na+	NH4+	SO42-	NO3-	Cl-
浓度/mol?L-1	4×10-6	6×10-6	2×10-5	4×10-5	3×10-5	2×10-5

根据表中数据判断PM_2.5的酸碱性为

酸性

，试样的pH=

4

．
（2）为减少SO₂的排放，常采取的措施有：
①将煤转化为清洁气体燃料．
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
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：

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

．
②洗涤含SO₂的烟气．以下物质可作洗涤剂的是

a、b

．
a．Ca（OH）₂     b．Na₂CO₃     c．CaCl₂     d．NaHSO₃
（3）汽车尾气中NO_x和CO的生成及转化
①已知汽缸中生成NO的反应为：N₂（g）+O₂（g）?2NO （g）；△H＞0
若1mol空气含0.8mol N₂和0.2mol O₂，1300℃时在密闭容器内反应达到平衡，测得NO为：8×10^-4 mol．计算该温度下的平衡常数：K=

4×10^-6

．
汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是

温度升高，反应速率加快，平衡右移

．
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO （g）=2C （s）+O₂ （g）
已知该反应的△H＞0，简述该设想能否实现的依据：

该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行

．
③目前，在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染，其化学反应方程式为

2CO+2NO

催化剂  .

2CO₂+N₂

．

Answer 1

分析：（1）观察表格中发现NH₄⁺水解显酸性，PM2.5的酸碱性为酸性；
（2）利用盖斯定律计算反应热；
（3）①计算出平衡时各种物质的物质的量，结合平衡常数的表达式计算；
②根据G=△H-T?△S判断反应能否自发进行；
③根据生成物为氮气和二氧化碳书写．

解答：解：（1）观察表格中发现NH₄⁺水解显酸性，PM2.5的酸碱性为酸性．试样的pH值根据溶液中电荷守恒计算H+离子浓度为10^-4，PH值为4，故答案为：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，
利用盖斯定律，将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，
故答案为：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H=+13l.3 kJ?mol^-1；
 ②洗涤含SO₂的烟气，根据酸性氧化物的性质选a．Ca（OH）₂ b．Na₂CO₃，故答案为：a、b；
（3）①计算平衡常数时，先计算物质的平衡量，N₂为0.8mol-4×10^-4 mol，O₂为0.2mol-4×10^-4 mol，带入平衡常数表达式即可，得K=4×10^-6，气缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是温度升高，反应速率加快，平衡右移，
故答案为：4×10^-6；温度升高，反应速率加快，平衡右移；
②2CO（g）=2C（s）+O₂（g），该反应是焓增、熵减的反应．根据G=△H-T?△S，G＞0，不能实现，故答案为：该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行；
③汽车尾气系统中装置反应的化学方程式为2CO+2NO

催化剂  .

2CO₂+N₂，故答案为：2CO+2NO 

催化剂  .

 2CO₂+N₂．

点评：该题综合考查化学反应原理的基础知识，涉及离子的水解、PH值的计算、盖斯定律的应用、化学平衡常数的计算、自由能的应用等，题目难度中等，注意相关知识的积累．