Question

研究二氧化硫、氮氧化物、PM2.5等大氣污染物的治理具有重要意義．
（1）對(duì)PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測(cè)試樣．若測(cè)得該試樣中除H⁺和OH^-外其它水溶性離子的化學(xué)組分及其平均濃度如下表：

離子	K+	Na+	NH4+	SO42-	NO3-	Cl-
濃度/mol?L-1	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=

 

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（2）含SO₂的工業(yè)廢氣處理：廢氣的將含有SO₂的廢氣通過裝有石灰石漿液的脫硫裝置可以除去其中的二氧化硫，在廢氣脫硫的過程中，所用的石灰石漿液在進(jìn)入脫硫裝置前，需通一段時(shí)間的二氧化碳，以增加其脫硫效率；脫硫時(shí)控制漿液的pH值，此時(shí)漿液含有的亞硫酸氫鈣可以被氧氣快速氧化生成硫酸鈣．
二氧化碳與石灰石漿液反應(yīng)得到的產(chǎn)物為

 

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亞硫酸氫鈣被足量氧氣氧化生成硫酸鈣的化學(xué)方程式為

 

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（3）汽車尾氣中NOx和CO的生成及轉(zhuǎn)化．
①已知?dú)飧字猩�成NO的反應(yīng)為：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0；汽車啟動(dòng)后，氣缸溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，原因是

 

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②在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)化器，使NO和CO迅速發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化成對(duì)環(huán)境無污染的氣體，可減少CO和NO的污染，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

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（4）用CH₄催化還原NOx可消除氮的氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-144kJ?mol^-1
取標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L CH₄還原NO₂和NO的混合物，若氮氧化物完全被還原，且生成H₂O（l），則放出的總熱量Q的取值范圍是

 

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Answer 1

考點(diǎn)：常見的生活環(huán)境的污染及治理,熱化學(xué)方程式

專題：元素及其化合物,化學(xué)應(yīng)用

分析：（1）先根據(jù)溶液中電荷守恒計(jì)算氫離子的濃度，然后求出pH；
（2）二氧化碳與碳酸鈣反應(yīng)生成易溶的碳酸氫鈣；亞硫酸氫鈣具有還原性，可被氧化為硫酸鈣；
（3）①根據(jù)溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，平衡向吸熱的方向移動(dòng)；
②根據(jù)生成物為氮?dú)夂投�氧化碳書寫�?br />（4）先根據(jù)蓋斯定律分別求出CH₄還原NO₂、CH₄還原NO，其中氮氧化物完全被還原，且生成H₂O（l）的熱化學(xué)方程式式，然后根據(jù)極限法求出放出的熱量，最后確定范圍．

解答： 解：（1）溶液中電荷守恒：C（K⁺）+C（NH₄⁺）+C（H⁺）=2C（SO₄^2-）+C（NO₃^-）+C（Cl^-），得C（H⁺）=1×10^-4mol?L^-1，pH值為4，故答案為：4；
（2）①二氧化碳與碳酸鈣反應(yīng)生成易溶的碳酸氫鈣，故答案為：碳酸氫鈣；
②亞硫酸氫鈣具有還原性，可被氧化為硫酸鈣，反應(yīng)的方程式為Ca（ HSO₃）₂+O₂=CaSO₄+H₂SO₄，故答案為：Ca（ HSO₃）₂+O₂=CaSO₄+H₂SO₄；
（3）①氣缸溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，原因是溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移，
故答案為：溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移；
②汽車尾氣系統(tǒng)中裝置反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CO+2NO

催化劑  .

2CO₂+N₂，故答案為：2CO+2NO

催化劑  .

2CO₂+N₂；
（4）①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-574kJ/mol
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-1160kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-144kJ?mol^-1
利用蓋斯定律將

①+②

2

+③×2，可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-1155kJ/mol；
則取標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L CH₄還原NO₂，若氮氧化物完全被還原，且生成H₂O（l），則放出的總熱量Q為231kJ；
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-1160kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-144kJ?mol^-1
利用蓋斯定律將②+③×2，可得：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-1448kJ/mol；
則取標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L CH₄還原NO，若氮氧化物完全被還原，且生成H₂O（l），則放出的總熱量Q為289.6kJ；
所以取標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L CH₄還原NO₂和NO的混合物，若氮氧化物完全被還原，且生成H₂O（l），則放出的總熱量Q的取值范圍是231kJ＜Q＜289.6kJ；
故答案為：231kJ＜Q＜289.6kJ．

點(diǎn)評(píng)：該題綜合考查化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)知識(shí)，涉及PH值的計(jì)算、化學(xué)方程式書寫、蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡移動(dòng)原理、題目難度中等，注意相關(guān)知識(shí)的積累．