Question

12．當前我國環(huán)境狀況不容樂觀，其中PM2.5、CO、S0₂、NOx等污染物對空氣質量的影響非常顯著，其主要來源為燃煤、機動車尾氣等，因此，對其進行研究具有重要意義．
（1）對某地PM2.5樣本用蒸餾水處理后，測得該試樣中的化學組分及其平均濃度如表：

離子	K+	Na+	NH4+	SO42-	NO3-	Cl-
濃度/mol．L-1	4×10-5	6×10-5	2×10-4	4×10-4	3×10-4	2×10-4

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算該試樣的pH=_3
（2）NOx是汽車尾氣的主要污染物之一．汽車發(fā)動機工作時會引發(fā)N₂和O₂反應，其能量變化如圖1所示．

①寫出N₂和0₂反應的熱化學方程式：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=-150kJ•mol^-1．
②有人設想將C0按下列反應除去：2CO（g）═2C（s）+0₂（g）△H＞O，請你分析該設想能否實現(xiàn)？否（填“是”或“否”），依據(jù)是該反應是焓增、熵減的反應，根據(jù)G=△H-T•△S，G＞0
③用圖2所示原電池原理也可以除去CO，則其負極反應式為：CO+CO₃^2--2e^-=2CO₂．
（3）有人設想利用反應NaOH+S0₂═NaHS0₃將SO₂吸收除去，然后用石灰水又可使NaOH再生．再生的離子方程式為：HSO₃^-+OH^-+Ca²⁺═CaSO₃↓+H₂O．
（4）利用I₂0₅消除CO污染的反應為：5CO（g）+I₂0₅（s）-5CO₂（g）+I₂（s），不同溫度下，測得CO₂的體積分數(shù)隨時間t變化曲線如圖3．則：
①該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{{c}^{5}（C{O}_{2}）}{{c}^{5}（CO）}$．
②T₁與T₂化學平衡常數(shù)大小關系：K（T₁）＞K（T₂）（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)溶液中電荷守恒計算出氫離子濃度，再計算出溶液的pH；
（2）①根據(jù)能量變化圖計算反應熱，反應熱=反應物的鍵能和-生成物的鍵能和，從而書寫熱化學方程式；
②根據(jù)△G=△H-T•△S判斷反應能否自發(fā)進行，如果△G＜0，反應能自發(fā)進行，△G＞0，反應不能自發(fā)進行；
③為燃料電池，CO在負極失去電子，據(jù)此書寫電極反應方程式；
（3）亞硫酸氫鈉與過量的氫氧化鈣反應生成亞硫酸鈣沉淀、水和氫氧化鈉；
（4）①根據(jù)反應方程式寫出該反應的化學平衡常數(shù)表達式；
②b點比d點時生成物CO₂體積分數(shù)大，說明進行的程度大，則化學平衡常數(shù)：K_b＞K_d．

解答 解：（1）溶液中存在電荷守恒：c（K⁺）+c（NH₄⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（NO₃^-）+c（Cl^-）+c（OH^-），氫氧根離子濃度較小，可忽略不計，帶入數(shù)據(jù)可知：c（H⁺）=1×10^-3mol•L^-1，該溶液的pH=3，
故答案為：3；
（2）①該反應中的反應熱=反應物的鍵能和-生成物的鍵能和=1140-1290=-150kJ/mol，所以N₂和O₂反應生成NO的熱化學反應方程式為N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=-150kJ•mol^-1，
故答案為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=-150kJ•mol^-1；
②根據(jù)△G=△H-T•△S判斷反應能否自發(fā)進行，如果△G＜0，反應能自發(fā)進行，△G＞0，反應不能自發(fā)進行，2CO（g）=2C（s）+O₂（g），該反應是焓增、熵減的反應，根據(jù)G=△H-T•△S，G＞0，不能實現(xiàn)，
故答案為：否；該反應是焓增、熵減的反應，根據(jù)G=△H-T•△S，G＞0；
③此電池中電解質為熔融碳酸鉀，負極CO失去電子，負極反應為：CO+CO₃^2--2e^-=2CO₂，
故答案為：CO+CO₃^2--2e^-=2CO₂；
（3）亞硫酸氫鈉與過量氫氧化鈣反應生成亞硫酸鈣、氫氧化鈉和水，反應的離子方程式為：HSO₃^-+OH^-+Ca²⁺═CaSO₃↓+H₂O，
故答案為：HSO₃^-+OH^-+Ca²⁺═CaSO₃↓+H₂O；
（4）①反應5CO（g）+I₂0₅（s）=5CO₂（g）+I₂（s）的平衡常數(shù)表達式為：K=$\frac{{c}^{5}（C{O}_{2}）}{{c}^{5}（CO）}$，
故答案為：$\frac{{c}^{5}（C{O}_{2}）}{{c}^{5}（CO）}$；
②b點比d點時生成物CO₂體積分數(shù)大，說明進行的程度大，則化學平衡常數(shù)：K_b＞K_d，即K（T₁）＞K（T₂），
故答案為：＞．

點評 本題考查較為綜合，涉及溶液pH的計算、原電池工作原理、熱化學方程式書寫、化學平衡常數(shù)等知識，題目難度中等，注意掌握溶液酸堿性與溶液pH的關系及計算方法，明確原電池工作原理、熱化學方程式的書寫原則，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及靈活應用能力．