Question

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：

⑴ 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+	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

 

根据表中数据计算PM2.5待测试样的pH ＝　 　。

⑵ NOx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，NOx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 汽车汽油不完全燃烧时还产生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，该设想能否实现？　 　。

⑶ 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

⑴4 ⑵ ① +183 kJ·mol－1 ② 2NO＋2CO2CO2＋N2 ③ 不能

⑶ ① SO2＋I2＋2H2O＝SO42-＋2I－＋4H+ HI分解为可逆反应，及时分离出产物H2，有利于反应正向进行

③MH＋OH－－e－＝H2O＋M 4O2＋4e－＋2H2O＝4OH－

【解析】

试题分析：（1）根据溶液呈电中性的原理可得c(H+)+c(K+)+c(Na+)+c(NH4+)=2c(SO42－)+c(NO3－)+c(Cl－)。将各个数值代入上述式子可得c(H+)=1.0×10－4mol/L,所以pH=4；(2)① N2(g)＋O2(g) 2NO(g) △H＝945kJ/mol+498kJ/mol-2×630kJ/mol=+183 kJ/mol. ②NO被CO还原的化学方程式为2NO＋2CO2CO2＋N2。③由于反应2CO（g）= 2C（s）+O2（g）△H>0是个体系混乱程度减小的吸热反应。ΔH>0；△S<0，根据体系的自由能ΔG=ΔH-T·ΔS>0，.所以该设想不能实现。⑶ ①反应器中发生的反应离子方程式为：SO2＋I2＋2H2O＝SO42-＋2I－＋4H+。②2HI H2+I2 .该发生是可逆反应。若在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2，由于减小生成物的浓度，平衡正向移动，就可以使更多的HI分解，制得氢气。③由电池放电、充电的方程式可知：在电池放电时，负极电极反应式为MH＋OH－－e－＝H2O＋M；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4O2＋4e－＋2H2O=4OH－。

考点：考查溶液的电中性原理、热化学方程式的书写、反应的化学方程式、离子方程式的书写及反应的自发性的判断原电池、电解池的工作原理的知识。