Question

雾霾天气严重影响人们的生活，氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾的主要原因之一。

Ⅰ.将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。

（1）某同学测得该样本所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度列出下表：（若缺少的离子用H⁺或OH^－补充）：

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO3^2-	NO3^-	Cl^-
浓度/mol•L^-1	7×10^-6	3×10^-6	2×10^-5	3×10^-5	5×10^-5	2×10^-5

根据表中数据判断该试样的pH=_______；该表有一处笔误，请你指正_____________________。

Ⅱ.消除氮氧化物和硫化物有多种方法。

【方法一 】：工业上变“废”为宝，吸收工业尾气SO₂和NO，可获得Na₂S₂O₄（连二亚硫酸钠）和NH₄NO₃ 产品的流程图如图1（Ce为铈元素）：

（2）装置Ⅰ中的主要反应的离子方程式为_____________________________。

（3）装置Ⅲ可以使Ce⁴⁺中再生，若用甲烷燃烧电池电解该装置中的溶液，当消耗24g甲烷时，理论上可再生______________mol Ce⁴⁺。

（4）利用喷雾干燥法脱硫工艺是除去SO₂的常见方法，先将含SO₂的废气溶于水，再用饱和石灰浆吸收，

该温度下，吸收液中c(Ca²⁺)一直保持为0.70mol/L，已知Ksp(CaSO₃)=1.4×10^-7.求吸收液中的SO₃^2－的浓度_____________。（结果保留2位有效数字）

【方法二 】：NH₃催化还原氮氧化物（SCR）技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术．反应原理如图2所示：

（5）图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氢率，由图综合考虑可知最佳的催化剂和相应的温度分别为____________。

（6）用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，不同=1：1脱氢效果最佳．已知生成11.2L N₂（标）反应放出的热量为QkJ，此时对应的脱氢反应的热化学方程式为_____________________。

【方法三 】用活性炭还原法可以处理氮氧化物。

反应原理：1/2C(s)+NO(g)1/2N₂(g)+1/2CO₂(g)  △H=-QkJ/mol

在T1℃时，反应进行到不同的时间测得各物质的浓度如下：

（7）T₁℃时，该反应的平衡常数K=_________________________。

（8）30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是______。

Answer

Ⅰ.(1)4 Ⅱ.(2)SO2+OH-=HSO3-(3)124)2.0×10-7mol/L(5)Mn，200℃左右

(6)2NH3（g）+NO（g）+NO2（g）⇌2N2（g）+3H2O（g）△H=-8QkJ/mol (7)0.75

(8)通入一定量的NO或适当缩小容器的体积或增大压强或通入等物质的量的CO2和N2

【解析】

试题分析：Ⅰ.(1) 溶液中遵循电荷守恒：c(K+)+c(NH4+)+c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(NO3-)+c(Cl-)+c(OH-)和KW，即：3×10-6+7×10-6+3×10-5+c（H+）=2×3×10-5+5×10-5+2×10-5，解c(H+)=10-4mol•L-1，pH值为4，此雨水显酸性，NO3-与SO32-在酸性条件下不共存，应SO32-将改为SO42-；Ⅱ.（2）二氧化硫是酸性氧化物，能和强碱氢氧化钠之间发生反应：SO2+OH-=HSO3-，NO和氢氧化钠之间不会反应；（3）甲烷燃料电池中，在碱性溶液中，甲烷燃料电池的负极反应式为CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O，故每有1mol甲烷反应，转移电子数为8mol，每生成提供电子为1mol，现实际燃烧甲烷24g，物质的量为1.5mol，转移电子为12mol，生成12molCe4+；（4）Ksp(CaSO3)=c(Ca2+)×c(SO32－)=1.4×10-7，现吸收液中c(Ca2+)一直保持为0.70mol/L，c(SO32－)=1.4×10-7÷c(Ca2+)=1.4×10-7÷0.70mol/L=2.0×10-7mol/L；（5）根据图象知，脱氢率越高越好，但Cr作催化剂时温度高于Mn，温度越高，对设备要求越高，增大生产成本，且脱氢率增大较小，所以使用Mn作催化剂较好；根据图象知，在温度为200-250℃或范围内间任意温度，脱氢率较高；（6）生成7g/28g•mol-1=0.25mol氮气放出QkJ热量，则生成2mol氮气放出8QkJ热量，则其热化学反应方程式为2NH3（g）+NO（g）+NO2（g）⇌2N2（g）+3H2O（g）△H=-8QkJ/mol；（7）Tl℃时，C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g),由表格数据可知20min达到平衡，平衡浓度c（N2）=0.3mol/L、c（CO2）=0.3mol/L、c（NO）=0.4mol/L，则K=0.31/2×0.31/2÷0.4=3/4=0.75；（8）30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g)，由图表数据分析，平衡状态物质浓度增大，平衡常数K′═0.361/2×0.361/2÷0.48=36/48=0.75=K，平衡常数随温度变化，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；由氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度增大，反应前后气体体积不变，则改变的条件可能是通入一定量的NO或适当缩小容器的体积或增大压强或通入等物质的量的CO2和N2。

考点：本题主要考查的是图象分析，涉及热化学反应方程式书写，pH计算、氧化还原反应反应等