Question

雾霾天气严重影响人们的生活和健康。其中首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此改善能源结构、机动车限号等措施能有效减少PM2.5。SO₂、NO_x等污染。

请回答下列问题:

(1)将一定量的某PM2.5 样品用蒸馏水溶解制成待测试样(忽略OH^-)。常温下测得该试样的组成及其浓度如下表:根据表中数据判断该试样的pH=________。

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO4^2-	NO3^-	CI^-
浓度mol/L	4×10^-6	6×10^-6	2×10^-5	4×10^-5	3×10^-5	2×10^-5

(2)已知汽车汽缸中NO的生成反应为:N₂(g)+ O₂(g) 2NO(g) △H>0恒温，恒容密闭容器中，下列说法中，能说明该反应达到化学平衡状态的是______________。

A.混合气体的密度不再变化      B.混合气体的压强不再变化

C.氧气的转化率不再变化        D.N₂、O₂、NO的物质的量之比为1: 1: 2

(3)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)+1/2O₂(g)==H₂O(g)     △H= -241.8kJ/mol

C(s)+1/2O₂(g)==CO(g)   △H=-110.5kJ/mol

写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式:__________________________。

②洗涤含SO₂的烟气。下列可作为洗涤含SO₂烟气的洗涤剂是________。

A.浓氨水                 B.碳酸氢钠饱和溶液

C.FeCl₂饱和溶液         D.酸性CaCl₂饱和溶液

(4)汽车使用乙醇汽油并不能减少NO_x的排放，这使NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为____________，在n(NO)/n(CO)=1的条件下，为更好的除去NO_x物质，应控制的最佳温度在______K左右。

(5)车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5L密闭容器中加入NO 和活性炭(假设无杂质)，一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T₁℃和T₂℃时，测得各物质平衡时物质的量(n/mol)如下表:

①写出NO与活性炭反应的化学方程式____________________________。

②若T₁₂，则该反应的△H_____________0(填”>”、“<”或“=”)。

③上述反应T₁℃时达到化学平衡后再通入0.lmol NO气体，则达到新化学平衡时NO的转化率为___________________。

Answer

4 C C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g) △H=+131.3 kJ/mol AB NO 的分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行 870 C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g) < 80 %

【解析】(1)溶将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样．则该试样中除了水溶性无机离子外，还一定含H+和OH-。根据溶液中电荷守恒可知：c(K+)+c(NH4+)+c(Na+)+c(H+) =2c(SO42-)+c(NO3-)+c(Cl-)+c(OH-)①，而溶液应满足水的离子积KW=c(H+)•c(OH-)=10-14②，联立①②可解得c(H+)=1×10-4mol•L-1，则pH值为4，故答案为：4；

(2)N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)△H＞0恒温，恒容密闭容器中，A．反应前后气体质量不变，体积不变，混合气体的密度始终不变化，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；B．反应前后气体质量不变，气体物质的量不变，混合气体的压强始终不变化，所以不能说明反应达到平衡状态，故B错误；C．氧气的转化率不再变化，说明正逆反应速率相等，反应达平衡状态，故C正确；D．N2、O2、NO的物质的量之比为1：1：2 不能说明正逆反应速率相同，故D错误；故答案为：C；

(3)①已知：①H2(g)+O2(g)═H2O(g) △H=-241.8kJ•mol-1，②C(s)+O2(g)═CO(g) △H=-110.5kJ•mol-1，利用盖斯定律，将②-①可得：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，△H=(-110.5kJ/mol)-(-241.8kJ/mol)=+13l.3 kJ/mol，所以焦炭与水蒸气反应的热化学方程式为：C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g) △H=+13l.3kJ•mol-1，故答案为：C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g) △H=+13l.3kJ•mol-1；

②A．二氧化硫是酸性氧化物所以具有酸性氧化物的通性能够与浓氨水反应，可以用浓氨水吸收二氧化硫，故A正确；B．二氧化硫水溶液是亚硫酸所以也能够与碳酸氢钠饱和溶液反应，生成二氧化碳气体，可以用碳酸氢钠溶液做洗涤剂，故B正确；C．二氧化硫对应的酸是亚硫酸，酸性比盐酸酸性弱，所以二氧化硫与氯化亚铁不反应，故C错误；D．二氧化硫与氯化钙溶液不反应，不能用氯化钙溶液吸收二氧化硫，故D错误；故选：AB；

(4)升高温度，发现NO的分解率降低，说明反应向逆反应方向进行，该反应放热；由图可知，在=1的条件下，870K时，NO还原为N2的转化率接近为100%；故答案为：NO的分解反应是放热反应，升温有利于反应逆向进行；870；

(5)由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为(3.000-2.960)：(0.10-0.020)：0.040：0.040=1：2：1：1，反应中C被氧化。

①结合原子守恒可知，生成为N2与CO2，且该反应为可逆反应，反应方程式为C+2NO⇌N2+CO2，故答案为：C+2NO⇌N2+CO2；

②T1＜T2，图表中NO随温度升高增大，说明升温平衡逆向进行，正反应为放热反应，该反应△H＜0，故答案为：＜；

③反应C+2NO⇌N2+CO2是一个气体体积不变的反应，而反应物只有一种，故加入NO气体，建立的平衡和原平衡为等效平衡，原平衡中NO转化率为 ×100%=80%，则达到新平衡时NO的转化率为80%，故答案为：80%。