Question

7．2013年初，霧霾天氣多次肆虐我國中東部，該地區(qū)PM2.5嚴重超標．研究表明，PM2.5約60%來源于某些氣體污染物在空氣中轉(zhuǎn)變而成的二次顆粒物．這些氣體污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨氣、揮發(fā)性有機物．因此，控制、治理PM2.5污染源成為環(huán)保的重要課題．
（1）研究表明，TiO₂在紫外線照射下會使空氣中的某些分子產(chǎn)生活性基團OH，如圖1所示，OH與NO₂的反應(yīng)為
NO₂+OH→HNO₃．寫出OH與NO反應(yīng)的化學方程式：3OH+NO=HNO₃+H₂O，該反應(yīng)中被氧化的元素是N．
（2）如圖2所示的電解裝置能吸收和轉(zhuǎn)化NO₂、NO和SO₂．陰極排出的溶液中含S₂O₄^2-離子，能吸收NO_x氣體，生成的SO₃^2-可在陰極區(qū)再生．請將S₂O₄^2-吸收NO₂的離子方程式配平，并標明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目．
4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-→8SO₃^2-+1N₂+4H₂O
（3）已知上述電解裝置陽極反應(yīng)為：SO₂-2e+2H₂O→SO₄^2-+4H⁺，陰極生成的吸收液每吸收標準狀況下7.84L的氣體，陽極區(qū)新生成質(zhì)量分數(shù)為49%的硫酸100g，則被吸收氣體中NO₂和NO的物質(zhì)的量之3：4．
（4）PM2.5產(chǎn)生的主要來源，是日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物，大多含有重金屬等有毒物質(zhì)．一般而言，粒徑2.5微米至10微米的粗顆粒物主要來自揚塵等；2.5微米以下的細顆粒物（PM2.5）則主要來自化石燃料的燃燒（如機動車尾氣、燃煤）、揮發(fā)性有機物的排放等．請你結(jié)合信息，給出降低PM2.5排放的對策（至少兩條）：采用新能源、減少機動車有害尾氣的排放．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)方程式NO₂+OH→HNO₃可知，活性基團OH具有強氧化性，所以O(shè)H具有能把NO氧化生成硝酸，根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)中還應(yīng)該有水生成，結(jié)合化合價的變化分析；
（2）S₂O₄^2-中S元素的化合價從+3價升高到+4價，失去1個電子．NO₂中氮元素的化合價從+4價降低到0價，得到4個電子，所以根據(jù)電子得失守恒可知，氧化劑NO₂與還原劑S₂O₄^2-中S₂O₄^2-的物質(zhì)的量之比是1：2，根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)中還應(yīng)該有水生成；
（3）根據(jù)氣體的物質(zhì)的量以及電解時轉(zhuǎn)移的電子守恒列方程組計算；
（4）由于2.5微米以下的細顆粒物（PM2.5）主要來自化石燃料的燃燒（如機動車尾氣、燃煤）、揮發(fā)性有機物的排放等．

解答 解：（1）根據(jù)方程式NO₂+OH→HNO₃可知，活性基團OH具有強氧化性，所以O(shè)H具有能把NO氧化生成硝酸，根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)中還應(yīng)該有水生成，因此反應(yīng)的化學方程式是NO+3OH→HNO₃+H₂O，在反應(yīng)中NO中+2價的氮元素化合價升高到+5價，所以被氧化的元素是N；
故答案為：NO+3OH→HNO₃+H₂O；N；
（2）根據(jù)方程式可知，S₂O₄^2-中S元素的化合價從+3價升高到+4價，失去1個電子．NO₂中氮元素的化合價從+4價降低到0價，得到4個電子，所以根據(jù)電子得失守恒可知，氧化劑NO₂與還原劑S₂O₄^2-中S₂O₄^2-的物質(zhì)的量之比是1：2，根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)中還應(yīng)該有水生成，所以配平后的方程式應(yīng)該是；
故答案為：．
（3）標準狀況下7.84 L的氣體的物質(zhì)的量是7.84L÷22.4L/mol=0.35mol，
設(shè)NO₂和NO的物質(zhì)的量分別是x和y，
則x+y=0.35mol．100 g 49%的硫酸中硫酸的質(zhì)量是49g，物質(zhì)的量是49g÷98g/mol=0.5mol，
則根據(jù)方程式SO₂-2e^-+2H₂O→SO₄^2-+4H⁺可知，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.1mol，
所以根據(jù)電子得失守恒可知，4x+2y=1mol，解得x=0.15mol、y=0.20mol，所以被吸收氣體中NO₂和NO的物質(zhì)的量之比為3：4；
故答案為：3：4．
（4）由于2.5微米以下的細顆粒物（PM2.5）主要來自化石燃料的燃燒（如機動車尾氣、燃煤）、揮發(fā)性有機物的排放等，所以要降低PM2.5排放的對策應(yīng)該是采用新能源、減少機動車有害尾氣的排放；
故答案為：采用新能源、減少機動車有害尾氣的排放．

點評 本題考查氧化還原反應(yīng)方程式的配平、計算以及有關(guān)判斷，大氣污染以及治理，電解原理的有關(guān)應(yīng)用等，題目涉及的知識點較多，側(cè)重于考查學生的分析能力和對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力，題目難度中等．