Question

研究二氧化硫、氮氧化物、PM2.5等大气污染物的治理具有重要意义。

（1）对PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样中除H⁺和OH^﹣外其它水溶性离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO4^2-	NO3^﹣	Cl^﹣
浓度/mol·L^-1	4×10^-6	6×10^-6	2×10^-5	4×10^-5	3×10^-5	2×10^-5

根据表中数据判断试样的pH =        

（2）含SO₂的工业废气处理：废气的将含有SO₂的废气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，在废气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间的二氧化碳，以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的pH值，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。

二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为              。

亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为                 。

 （3）汽车尾气中NOx和CO的生成及转化。

①已知气缸中生成NO的反应为：N₂(g)+O₂(g） 2NO(g） H＞0

汽车启动后，气缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是                  。

②在汽车尾气系统中安装催化转化器，使NO和CO迅速发生反应转化成对环境无污染的气体，可减少CO和NO的污染，反应的化学方程式为               。

（4）用CH₄催化还原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

取标准状况下4.48LCH₄还原NO₂和NO的混合物，若氮氧化物完全被还原，且生成H₂O(l)，则放出的总热量Q的取值范围是               。

Answer

（1）4 (3分)

（2）Ca(HCO3)2或碳酸氢钙(2分）  Ca(HSO3)2 + O2 = CaSO4 + H2SO4(2分)

（3）①温度升高，反应速率加快，且平衡向正反应方向移动(2分)

②2CO + 2NO  2CO2 + N2 (2分)

（4）191kJ﹤Q﹤249.6kJ（4分）

【解析】

试题分析：（1）观察表格中发现NH4＋水解显酸性，PM2.5的酸碱性为酸性。试样的pH值根据溶液中电荷守恒计算H＋离子浓度为10-4，PH值为4；

（2）CO2与CaCO3反应生成易溶的Ca(HCO3)2；亚硫酸氢钙具有还原性，可被氧化为硫酸钙，反应的方程式为Ca(HSO3)2 + O2 = CaSO4 + H2SO4；

（3）①气缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是温度升高，反应速率加快，平衡右移；

②汽车尾气系统中装置反应的化学方程式为 2CO + 2NO  2CO2 + N2；

（4）①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=－574kJ•mol-1

②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=－1160kJ•mol-1

③H2O（g）=H2O（l）△H=－44.0kJ•mol-1

由盖斯定律①+②+③×2得到：CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（l）；△H=-1910 kJ•mol-1；

则热化学方程式为：④CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）；△H=－955 kJ•mol-1；

由盖斯定律②+③×2得到：⑤CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=－1248kJ•mol-1

标准状况下4.48LCH4物质的量为0.2mol，用极限法，如果全部按照④，放出热量191kJ，如果全部按照⑤，放出热量249.6kJ，所以Q的取值范围是191kJ﹤Q﹤249.6kJ。

考点：考查化学反应原理的基础知识。