Question

(16分)中国环境监测总站数据显示，颗粒物(PM2.5等)为连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO₂、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：

（1） 将PM2.5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^+	NH	SO	NO	Cl^－
浓度/mol•L^－^1	4×10^－^6	6×10^－^6	2×10^－^5	4×10^－^5	3×10^－^5	2×10^－^5

根据表中数据计算PM2.5待测试样的pH ＝        。

（2） NO_x是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

① N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)  △H＝    。

②当尾气中空气不足时，NO_x在催化转化器中被还原成N₂排出。写出NO被CO还原的化学方程式                        。

（3） 碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应               。

②用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是_____________________。

③用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH）表示），NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：Ni(OH)₂＋MNiO(OH)＋MH，电池放电时，负极电极反应式为             ； 充电完成时，全部转化为NiO(OH)，若继续充电，将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极电极反应式为         。

Answer

（1）4 （3分） （2）①+183 kJ·mol－1 （3分） ②2NO＋2CO2CO2＋N2（2分）

（3）①SO2＋I2＋2H2O＝SO＋2I－＋4H+（2分）②HI分解为可逆反应，及时分离出产物H2，有利于反应正向进行（2分） ③ MH＋OH－－e－=H2O＋M（2分） O2＋4e－＋2H2O=4OH－（2分）

【解析】

试题分析：（1）在溶液中阳离子所带的正电荷总数与阴离子所带的负电荷总数相等。阴离子所带的负电荷总数是：2c(SO)+c(NO)+c(Cl－)=2×4×10－5+1×3×10－5+1×2×10－5=1.3×10－4mol/L,阳离子所带的正电荷总数是：c(K+)+c(Na+)+c(NH4+)=4×10－6+6×10－6+2×10－5=3×10－5 mol/L<1.3×10－4mol/L,因此溶液显酸性，c(H+)=1.3×10－4mol/L－3×10－5 mol/L=1×10－4mol/L,所以pH=4;（2） ① N2(g)＋O2(g) 2NO(g) △H＝+945 kJ/mol＋498kJ/mol－2×630 kJ/mol=+183 kJ/mol；②NO被CO还原的化学方程式是2NO＋2CO2CO2＋N2；（3）①SO2和I2在溶液中发生反应产生硫酸和氢碘酸，用离子方程式表示是SO2＋I2＋2H2O＝SO＋2I－＋4H+；②HI分解为氢气和I2的反应是可逆反应，若及时分离出产物H2，有利于反应正向进行从而可以提高H2的产率；③根据电池的总方程式可知：电池放电时，在负极MH失去电子形成的H+与溶液中的OH-结合形成水，电极反应式为MH＋OH－－e－=H2O＋M；在阴极上氧气得到电子形成OH－；电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－。

考点：考查溶液中的电荷守恒、热化学方程式的书写、氧化还原反应方程式的书写、影响化学平衡的因素、原电池、电解池的反应原理及应用的知识。