Question

19．分析城市空气样本，主要污染物为可吸入颗粒物pm2.5、NO_x、SO₂等，其主要来源为燃煤和机动车尾气排放等．
（1）某同学为检测样本中所含成份，将样本用蒸馏水处理制成待测试样，设计实验及实验现象如图：

①该实验能确认存在的阳离子是Na⁺、NH₄⁺、K⁺；．
②该实验检测出样本中有NO₃^-，根据是（用化学方程式解释）3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，2NO+O₂=2NO₂．
③根据该实验能否确定样本中含有SO₃^2-，否（填“能”或“否”），若要确定SO₃^2-，所需的实验药品可以是酸性高锰酸钾溶液．
（2）PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm（1μm=10³nm）的颗粒物．下列说法不正确的是bc（填字母序号）．
a．PM2.5主要来源于火力发电、工业生产、汽车尾气排放等过程
b．PM2.5颗粒小，所以对人体无害
c．直径介于1～2.5μm的颗粒物分散到空气中可形成胶体
d．推广使用电动汽车，可以减少PM2.5的污染
（3）科研工作者用五年时间研究出利用石灰乳除工业燃煤尾气中的硫（SO₂、SO₃）和氮（NO、NO₂）的新工艺，既能净化尾气，又能获得应用广泛的CaSO₄和Ca（NO₂）₂．

①CaSO₄可以调节水泥的硬化时间．尾气中SO₂与石灰乳反应生成CaSO₄的化学方程式为2SO₂+O₂+2Ca（OH）₂═2CaSO₄+2H₂O．
②Ca（NO₂）₂可制成混凝土防冻剂、钢筋阻锈剂等．尾气中NO、NO₂与石灰乳反应生成Ca（NO₂）₂的化学方程式NO+NO₂+Ca（OH）₂═Ca（NO₂）₂+H₂O．

Answer 1

分析 （1）①含有钠离子的物质焰色反应为黄色，含有钾离子的物质透过钴玻璃焰色反应呈现紫色；铵根离子可以和强碱共热反应产生氨气，能使石蕊试纸变蓝；金属铜可以和硝酸反应产生硝酸铜、一氧化氮和水，一氧化氮遇到空气迅速变为红棕色，硝酸银中的银离子可以和氯离子之间反应生成氯化银白色沉淀，硫酸根离子可以和钡离子反应产生白色不溶于盐酸的沉淀，据此回答；
②金属铜可以和硝酸反应产生硝酸铜、一氧化氮和水，一氧化氮遇到空气迅速变为红棕色；
③根据亚硫酸根离子具有还原性，可以和硝酸之间反应得到硫酸根离子来回答；
（2）a．PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm的颗粒物．它的主要来源是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物；
b．PM2.5表面积大，具有吸附性，能吸附大量有毒物质；
c．胶体微粒直径在10^-7m～10^-9m之间，PM2.5粒子的大小不符合；
d．减少机动车尾气排放，减少了烟尘，能降低空气中PM2.5；
（3）①尾气中SO₂与氧气和石灰乳反应生成CaSO₄和水；
②尾气中NO、NO₂与石灰乳反应生成Ca（NO₂）₂和水，结合氧化还原反应的特征书写．

解答 解：（1）①物质焰色反应为黄色，所以含有钠离子，和强碱共热反应产生氨气，能使石蕊试纸变蓝，证明含有铵根离子，加入硝酸酸化的硝酸银会产生白色沉淀，证明含有氯离子或是亚硫酸根离子中的一种，先加盐酸再加入氯化钡，产生白色沉淀，证明含有硫酸根离子，溶液中加入几滴硫酸，再加入金属铜，可以产生红棕色的气体，证明原溶液含有硝酸根离子，透过钴玻璃观察焰色反应呈现紫色，证明含钾离子，一定含有的钾离子是Na⁺、NH₄⁺、K⁺，
故答案为：Na⁺、NH₄⁺、K⁺；
②溶液中加入几滴硫酸，再加入金属铜，可以产生红棕色的气体，证明原溶液含有硝酸根离子，金属铜可以和硝酸反应产生硝酸铜、一氧化氮和水，一氧化氮遇到空气迅速变为红棕色，即：3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，2NO+O₂=2NO₂，故答案为：3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，2NO+O₂=2NO₂；
③根据该实验不能确定样本中含有SO₃^2-，加入硝酸酸化的硝酸银会产生白色沉淀，证明可能含有氯离子或是亚硫酸根离子中的一种，亚硫酸根离子可以和硝酸之间反应得到硫酸根离子，亚硫酸根离子可以使高锰酸钾褪色，但是硫酸根离子不能，可以采用高锰酸钾检验亚硫酸根离子的存在，故答案为：否；酸性高锰酸钾溶液；
（2）a．PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm的颗粒物．它的主要来源是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，故a正确；
b．PM2.5表面积大，具有吸附性，能吸附大量有毒物质，故b错误；
c．胶体微粒直径在10^-7m～10^-9m之间，PM2.5粒子的大小不符合，故c错误；
d．减少机动车尾气排放，减少了烟尘，能降低空气中PM2.5，故d正确；
故选：bc；
（3）①尾气中SO₂与氧气和石灰乳反应生成CaSO₄和水，反应方程式为：2SO₂+O₂+2Ca（OH）₂═2CaSO₄+2H₂O故答案为：2SO₂+O₂+2Ca（OH）₂═2CaSO₄+2H₂O；
②尾气中NO、NO₂与石灰乳反应生成Ca（NO₂）₂和水，反应方程式为NO+NO₂+Ca（OH）₂═Ca（NO₂）₂+H₂O；故答案为：NO+NO₂+Ca（OH）₂═Ca（NO₂）₂+H₂O．

点评 本题考查了学生离子的检验知识，PM2.5、酸雨的形成、硫氮尾气的应用，注意离子伴随的特征离子反应是解题的关键，难度中等，抓好基础是关键．