Question

【題目】霧霾天氣頻繁出現(xiàn)，嚴(yán)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(lái)源為燃煤、機(jī)動(dòng)車尾氣等。因此，對(duì)PM2.5、SO2、NOx等進(jìn)行研究具有重要意義。請(qǐng)回答下列問題：

（1）將PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測(cè)試樣。

若測(cè)得該試樣所含水溶性無(wú)機(jī)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	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：

①已知汽缸中生成NO的反應(yīng)為：N2(g)+O2(g)2NO(g) △H>0恒溫，恒容密閉容器中，下列說(shuō)法中能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是____

A.混合氣體的密度不再變化 B.混合氣體的平均分子量不再變化

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

②汽車燃油不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO，2CO(g)=2C(s)+O2(g)，已知該反應(yīng)的△H＞0，則該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)______________（填“能”或“不能”）

（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

寫出焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式： 。

②洗滌含SO2的煙氣。

（4）汽車尾氣凈化的主要原理：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)；△H＜0，若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，下列示意圖正確且能說(shuō)明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是__（填序號(hào)）。（如圖中v正、K、n、w分別表示正反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、物質(zhì)的量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

（5）車輛排放的氮氧化物、煤燃燒產(chǎn)生的二氧化硫是導(dǎo)致霧霾天氣的“罪魁禍?zhǔn)?/span>”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(shè)無(wú)雜質(zhì)）。一定條件下生成氣體E和F。當(dāng)溫度分別在T1℃和T2℃時(shí)，測(cè)得各物質(zhì)平衡時(shí)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(yīng)的化學(xué)方程式______________________；

（2）計(jì)算上述反應(yīng)T1℃時(shí)的平衡常數(shù)K1=__________________；若T1＜T2，則該反應(yīng)的△H_0(填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）上述反應(yīng)T1℃時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡后再通入0.1molNO氣體，則達(dá)到新化學(xué)平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率為____________；

Answer 1

【答案】（1）4 （2分） （2）①D （1分）②不能（1分）

（3）C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H= +131.3 kJmol-1 （4）BD（2分）

（5）①C(s)+2NO(g)=CO2(g)+N2(g)②4（2分）<③80%（2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)溶液呈電中性可得c(K+)+c(Na+)+c(NH4+)+c(H+)=2c(SO42－)+c(NO3－)+c(Cl－)，將溶液中已知離子的物質(zhì)的量濃度代入上式，可得4×10-6+6×10-6+2×10-5+ c(H+)=2×4×10-5+3×10-5+2×10-5，解得c(H+)=1×10-4mol/L，所以溶液的pH=4；

（2）①A、密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，所以混合氣體的密度不再變化不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；B、混合氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量和物質(zhì)的量均是不變的，所以混合氣體的平均分子量不再變化不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B錯(cuò)誤；C、N2、O2、NO的物質(zhì)的量之比為1∶1∶2不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；D.氧氣的百分含量不再變化說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確，答案選D。

②2CO（g）＝2C（s）+O2（g）△H＞0，反應(yīng)是焓變?cè)龃螅�熵變減小的反應(yīng)，△H＞0，△S＜0，則△H-T△S＞0，反應(yīng)任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行；

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

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

根據(jù)蓋斯定律可知②－①即得到焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:

C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H= +131.3 kJmol-1。

（4）A、t1時(shí)正反應(yīng)速率仍然在變化，說(shuō)明沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；B、t1時(shí)平衡常數(shù)不再變化，正逆反應(yīng)速率相等，說(shuō)明達(dá)到了平衡狀態(tài)，B正確；C、t1時(shí)二氧化碳和一氧化氮的物質(zhì)的量還在變化，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率不相等，反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；D、t1時(shí)一氧化氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化，表明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，D正確；答案選BD；

（5）①從表中數(shù)據(jù)可知，碳、一氧化氮、E和F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.04:0.08:0.08:0.08=1:2:1:1，則反應(yīng)中碳被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成氮?dú)夂投�氧化碳，且該反�?yīng)是可逆反應(yīng)，所以化學(xué)方程式 C+2NOCO2+N2；

②平衡時(shí)二氧化氮和氮?dú)獾臐舛?/span>均為0.04mol÷5L=0.008mol/L，一氧化碳的濃度為0.02mol÷5L=0.004mol/L，則平衡常數(shù)K1=0.008×0.008/0.0042=4；若T1＜T2，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知升高溫度反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率減小，則該反應(yīng)的△H＜0。

③反應(yīng)T1℃時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡后再通入0.1molNO氣體，根據(jù)方程式計(jì)算

C+ 2NOCO2 + N2

起始物質(zhì)的量 0.20 0 0

改變物質(zhì)的量 2n n n

平衡時(shí)物質(zhì)的量 0.2-2n n n

則平衡常數(shù)K=，解n=0.08mol，則轉(zhuǎn)化率為×100%= 80%。