Question

15．2015年冬北京出現(xiàn)了兩次嚴(yán)重霧霾，發(fā)布了“空氣重污染紅色預(yù)警”．其中大氣中可吸入顆粒物PM_2.5主要來(lái)源為燃煤、機(jī)動(dòng)車尾氣等．
（1）若取某PM_2.5樣本，用蒸餾水處理，測(cè)得溶液中含有的離子有：K⁺、Na⁺、NH₄⁺、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-，則該溶液為酸性（填“酸性”或“堿性”）溶液，其原因用離子方程式解釋是：NH₄⁺+H₂ONH₃•H₂O+H⁺．
（2）①“洗滌”燃煤煙氣可減輕PM_2.5中SO₂的危害，下列可適用于吸收SO₂的試劑有b、c（填代號(hào)）
a．CaCl₂溶液     b．氨水     c．Ca（OH）₂懸濁液     d．濃H₂SO₄
②汽車尾氣系統(tǒng)中裝有催化轉(zhuǎn)化器，可將NOx還原成N₂排出，減少氮氧化物及一氧化碳的排放，已知下列熱化學(xué)方程式：
Ⅰ．N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
Ⅱ.2C（s）+O₂（g）?2CO（g）△H=-221.0kJ•mol^-1
Ⅲ．C（s）+O₂（g）?CO₂（ g）△H=-393.5kJ•mol^-1
寫出一氧化氮與一氧化碳反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5kJ/mol
（3）開發(fā)、使用清潔能源發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”，正成為科學(xué)家研究的主要課題．氫氣、甲醇是優(yōu)質(zhì)的清潔燃料，也可制作燃料電池．生產(chǎn)甲醇的原料CO和H₂來(lái)源于：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H＞0
①一定條件下CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖．則T_l＜T₂（填“＜”、“＞”、“=”）
②100℃時(shí)，將1mol CH₄和2mol H₂O通入容積為1L的定容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)，能說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是cd
a．容器內(nèi)氣體密度恒定
b．單位時(shí)間內(nèi)消耗0.1mol CH₄同時(shí)生成0.3molH₂
c．3v_正（CH₄）=v_逆（H₂）
d．容器中氣體的分子總數(shù)不隨時(shí)間而變化
（4）氫氣燃料電池可以提升能量利用率．下圖是利用氫氣燃料電池電解50mL 2mol/L的氯化銅溶液的裝置示意圖：
請(qǐng)回答：
①氫氣燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式是H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．
②當(dāng)線路中有0.1mol電子通過(guò)時(shí)，b極增重3.2g

Answer 1

分析 （1）NH₄⁺水解顯酸性，PM2.5的酸堿性為酸性；
（2）①二氧化硫是酸性氧化物和堿或堿性鹽溶液反應(yīng)；
②根據(jù)蓋斯定律，NO（g）和CO（g）反應(yīng)生成N₂（g）、CO₂（g）的熱化學(xué)方程式可由 ③×2-①-②得到；
（3）①正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，壓強(qiáng)一定時(shí)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，甲烷的轉(zhuǎn)化率增大，據(jù)此判斷溫度大�。�
②a．100℃時(shí)，反應(yīng)混合物都是氣體，混合氣體總質(zhì)量不變，容器的容積不變，容器內(nèi)氣體密度始終不變；
b．單位時(shí)間內(nèi)消耗0.1mol CH₄同時(shí)生成0.3molH₂，反應(yīng)始終按此比例進(jìn)行；
c．3v_正（CH₄）=v_逆（H₂），不同物質(zhì)的正逆速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)到達(dá)平衡；
d．隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體總物質(zhì)的量增大，如容器中氣體的分子總數(shù)不隨時(shí)間而變化，反應(yīng)到達(dá)平衡；
（4）①負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氣被氧化生成水；
②根據(jù)裝置圖可知，b電極與燃料電池的負(fù)極相連，作陰極，陰極析出銅，電極反應(yīng)式是Cu²⁺+2e^-=Cu，質(zhì)量增大，當(dāng)線路中有0.1mol電子通過(guò)時(shí)，陰極析出0.05mol銅．

解答 解：（1）NH₄⁺水解顯酸性，離子方程式為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，故答案為：酸性；NH₄⁺+H₂ONH₃•H₂O+H⁺；
（2）①二氧化硫是酸性氧化物和堿或堿性鹽溶液反應(yīng)，故答案為：b、c；
②ⅰN₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1-------①
ⅱ2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221.0kJ•mol^-1--------②
ⅲC（s）+O₂（g）═CO₂（ g）△H=-393.5kJ•mol^-1--------③
由蓋斯定律，NO（g）和CO（g）反應(yīng)生成N₂（g）、CO₂（g）的熱化學(xué)方程式可由③×2-①-②得到，即2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5kJ/mol，
故答案為：2NO（g）+2 CO （g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5kJ/mol；
（3）①由圖開始，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度T₂的轉(zhuǎn)化率較大，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，甲烷的轉(zhuǎn)化率增大，故溫度T_l＜T₂，故答案為：＜；
②a．100℃時(shí)，反應(yīng)混合物都是氣體，混合氣體總質(zhì)量不變，容器的容積不變，容器內(nèi)氣體密度始終不變，不能說(shuō)明得到平衡，故a錯(cuò)誤；
b．單位時(shí)間內(nèi)消耗0.1mol CH₄同時(shí)生成0.3molH₂，反應(yīng)始終按此比例進(jìn)行，不能說(shuō)明到達(dá)平衡，故b錯(cuò)誤；
c．3v_正（CH₄）=v_逆（H₂），不同物質(zhì)的正逆速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)到達(dá)平衡，故c正確；
d．隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體總物質(zhì)的量增大，如容器中氣體的分子總數(shù)不隨時(shí)間而變化，反應(yīng)到達(dá)平衡，故d正確，
故答案為：cd；
（4）①負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氣被氧化生成水，電極方程式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O； 
②根據(jù)裝置圖可知，b電極與燃料電池的負(fù)極相連，作陰極．溶液中的銅離子在陰極放電，電極反應(yīng)式是Cu²⁺+2e^-=Cu，所以b電極質(zhì)量增加0.05mol×64g/mol=3.2g，故答案為：3.2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓋斯定律求焓變、化學(xué)平衡影響因素，化學(xué)反應(yīng)速率，平衡常數(shù)概念計(jì)算應(yīng)用，原電池電解池原理的分析應(yīng)用，注意平衡的條件分析，電極反應(yīng)和電子守恒的計(jì)算是解題關(guān)鍵，題目難度中等．