Question

【題目】霧霾天氣頻繁出現(xiàn)，嚴重影響人們的生活和健康。其中首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5，其主要來源為燃煤、機動車尾氣等。因此，對PM2.5、SO2、NOx等進行研究具有重要意義。請回答下列問題：

（1）將PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣。

若測得該試樣所含水溶性無機離子的化學組分及其平均濃度如下表：

離子	K+	Na+	NH4+	SO42-	NO3-		Cl-
度mol/L	4×10-6	6×10-6	2×10-5	4×10-5	3×10-5	2×10-5

根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷試樣的pH=_________。

（2）汽車尾氣中NOx和CO的生成：已知汽缸中生成NO的反應為：N2(g)+O2(g)2NO(g) △H>0。恒溫，恒容密閉容器中，下列說法中能說明該反應達到化學平衡狀態(tài)的是____

A.混合氣體的密度不再變化 B.容器內(nèi)的壓強不再變化

C.N2、O2、NO的物質(zhì)的量之比為1∶1∶2 D.氧氣的百分含量不再變化

（3）為減少SO2的排放，常采取的措施有：

①將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料。

已知：H2(g)+ 1/2O2(g) =H2O(g) △H=－241.8kJ·mol-1

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

②洗滌含SO2的煙氣。

寫出焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式：_______________。

（4）車輛排放的氮氧化物、煤燃燒產(chǎn)生的二氧化硫是導致霧霾天氣的“罪魁禍首”之一。活性炭可處理大氣污染物NO。在5L密閉容器中加入NO和活性炭（假設無雜質(zhì)）。一定條件下生成氣體E和F。當溫度分別在T1℃和T2℃時，測得各物質(zhì)平衡時物質(zhì)的量（n/mol）如下表：

物質(zhì) 溫度/℃	活性炭	NO	E	F
初始	3.000	0.10	0	0
T1	2.960	0.020	0.040	0.040
T2	2.975	0.050	0.025	0.025

①寫出NO與活性炭反應的化學方程式______________________；

②計算上述反應T1℃時的平衡常數(shù)K1=______________；

若T1＜T2，則該反應的△H__________0(填“＞”、“＜”或“＝”）。

③上述反應T1℃時達到化學平衡后再通入0.1molNO氣體，則達到新化學平衡時NO的轉(zhuǎn)化率為________；

Answer 1

【答案】 4 D C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H= +131.3 kJmol-1 C(s)+2NO(g)=CO2(g)+N2(g) 4 < 80%

【解析】（1）根據(jù)電荷守恒，c（K＋）+c（Na＋）+c（NH4＋）+c（H＋）=2c（SO42－）+c（NO3－）+c（Cl－），代入數(shù)據(jù)計算可得c（H＋）=10-4mol·L－1，所以溶液的pH=-lgc（H＋）=4。（2）A．反應在恒容密閉容器中進行，混合氣體的密度為ρ=m/V，反應前后質(zhì)量守恒，m不變，體積V不變，則反應前后混合氣體密度不變，無法判斷化學反應是否達到平衡，故A不選；B．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為M=m/n，數(shù)值上以g·mol－1為單位時等于平均相對分子質(zhì)量，反應前后質(zhì)量守恒，m不變，反應前后氣體總物質(zhì)的量不變，n不變，所以反應反應平均相對分子質(zhì)量不變，無法判斷化學反應是否達到平衡，故B不選；C．N2、O2、NO的物質(zhì)的量之比為1：1：2不能判斷化學反應是否達到平衡，平衡時三者的物質(zhì)的量之比取決于起始時三者充入量，故C不選；D．當氧氣的百分含量不發(fā)生變化時，可以說明化學反應已經(jīng)達到化學平衡，故D選；故答案為D。（3）①H2(g)+ 1/2O2(g) =H2O(g) △H=－241.8kJ·mol-1，②C(s)+1/2O2(g) =CO(g)△H =-110.5kJ·mol-1，焦炭與水蒸氣反應的化學方程式為：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g），該反應可由②-①得到，根據(jù)蓋斯定律，該反應的焓變△H=△H2－△H1=+131.3kJ·mol－1，（4）①NO和活性炭反應，一定條件下生成氣體E和F，根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析，生成等物質(zhì)的量的E和F，且活性炭和NO是按計量比1：2反應的，所以NO與活性炭反應的化學方程式為：C（s）+2NO（g）=CO2（g）+N2（g）；②T1℃時，體系中各組分的平衡濃度為c（NO）=0.02mol/5L=4×10-3mol·L－1，c（CO2）=c（N2）=0.04mol/5L=8×10-3mol·L－1，所以該溫度下反應的化學平衡常數(shù)為K=c(CO2)c(N2)/c2(NO)=(8×10-3mol·L－1)×(8×10-3mol·L－1)/(4×10-3mol·L－1)2=4；若T1＜T2，NO的濃度 增大，反應逆向移動，則該反應的△H<0；③根據(jù)反應方程式：C（s）+2NO（g）=CO2（g）+N2（g），反應前后氣體分子數(shù)不變，即壓強變化不對化學平衡產(chǎn)生影響，所以當平衡時再通入0.1molNO氣體，相當于加壓，不對化學平衡產(chǎn)生影響，因此平衡時NO的轉(zhuǎn)化率不變，仍為原平衡時的轉(zhuǎn)化率，即α=（0.10mol-0.020mol）/0.10mol=0.8,即80%。