Question

11．氮氧化物和SO₂是造成霧霾天氣的主要原因之一．
（1）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）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1
C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1
寫出焦炭與水蒸氣高溫反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+13l.3kJ•mol^-1．
②除去煙氣中的SO₂，下列物質(zhì)可作洗滌劑的是ab（填字母）．
a．NaOH    b．Na₂CO₃    c．CaCl₂   d．NaHSO₃
（2）已知汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)汽缸中生成NO的反應(yīng)為：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+183kJ•mol^-1．
若1mol空氣含0.8molN₂和0.2molO₂，1300℃時(shí)在密閉容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得NO為8.0×10^-4mol．該溫度下的平衡常數(shù)K=4×10^-6（科學(xué)計(jì)數(shù)法表示，保留兩位有效數(shù)字）．
汽車啟動(dòng)后，汽缸溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，請(qǐng)用反應(yīng)速率和化學(xué)平衡知識(shí)解釋NO排放量
增大的原因：該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因此單位時(shí)間內(nèi)NO排放量增大．
（3）硫酸工業(yè)尾氣中二氧化硫的含量超過(guò)0.05%（體積分?jǐn)?shù)）時(shí)需經(jīng)處理后才能排放．某�；瘜W(xué)興趣小組欲測(cè)定某硫酸工廠排放尾氣中二氧化硫的含量，采用以下方案：如圖所示，圖中氣體流量計(jì)B用于準(zhǔn)確測(cè)量通過(guò)的尾氣體積．將尾氣通入一定體積已知濃度的碘水中測(cè)定SO₂的含量．當(dāng)洗氣瓶C中溶液藍(lán)色消失時(shí)，立即關(guān)閉活塞A．
①寫出該反應(yīng)的離子方程式SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺．
②洗氣瓶C中導(dǎo)管末端連接一個(gè)多孔球泡D，可以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，其理由是增大SO₂與碘水的接觸面積，使SO₂和碘水充分反應(yīng)．
③洗氣瓶C中溶液藍(lán)色消失后，沒(méi)有及時(shí)關(guān)閉活塞A，測(cè)得的SO₂含量偏低（填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”）．
（4）將某PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測(cè)試液．
若測(cè)得該試液所含水溶性無(wú)機(jī)離子的化學(xué)組分及其平均濃度[c（H⁺）、c（OH^-）待測(cè)]如表：

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)判斷該待測(cè)試液酸堿性為酸性．（填“酸性”、“中性”、“堿性”或“不確定”）

Answer 1

分析 （1）①寫出熱化學(xué)方程式C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H，利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；
②二氧化硫是酸性氧化物，能與和堿或強(qiáng)堿弱酸鹽溶液反應(yīng)；
（2）計(jì)算出平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量，計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)的表達(dá)式計(jì)算；
（3）方案利用的原理為：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，據(jù)此確定二氧化硫的物質(zhì)的量，進(jìn)而定尾氣中二氧化硫的含量；
①方案利用的原理為：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，改寫為離子方程式；
②洗氣瓶C中導(dǎo)管末端連接一個(gè)多孔球泡D，可以增大SO₂與碘水的接觸面積，使SO₂和碘水充分反應(yīng)；
③洗氣瓶C中溶液藍(lán)色消失后，沒(méi)有及時(shí)關(guān)閉活塞A，則通入尾氣的體積增大；
（4）觀察表格中發(fā)現(xiàn)NH₄⁺水解顯酸性，PM2.5的酸堿性為酸性．

解答 解：（1）①已知：①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1，
②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1，
利用蓋斯定律，將②-①可得C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=（-110.51kJ•mol^-1）-（-241.81kJ•mol^-1）=+13l.3 kJ•mol^-1；
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+13l.3 kJ•mol^-1；
②洗滌含SO₂的煙氣，是一種酸性氧化物，能與氫氧化鈉反應(yīng)，由于亞硫酸的酸性大于碳酸而小于鹽酸，所以二氧化硫可以與Na₂CO₃ 反應(yīng)，而與CaCl₂ 和NaHSO₃不反應(yīng)，
故答案為：ab；
（2）計(jì)算平衡常數(shù)時(shí)，先計(jì)算物質(zhì)的平衡量，N₂為0.8mol-4×10^-4 mol，O₂為0.2mol-4×10^-4 mol，帶入平衡常數(shù)表達(dá)式即可，得K=4×10^-6，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：4×10^-6；該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因此單位時(shí)間內(nèi)NO排放量增大；
（3）甲方案利用的原理為：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，最后測(cè)定剩余氣體的體積，進(jìn)而定尾氣中二氧化硫的含量；
①方案利用的原理為：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，離子方程式為SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺，
故答案為：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
②洗氣瓶C中導(dǎo)管末端連接一個(gè)多孔球泡D，可以增大SO₂與碘水的接觸面積，使SO₂和碘水充分反應(yīng)；
故答案為：增大SO₂與碘水的接觸面積，使SO₂和碘水充分反應(yīng)；
③洗氣瓶C中溶液藍(lán)色消失后，沒(méi)有及時(shí)關(guān)閉活塞A，則通入尾氣的體積增大，因此SO₂含量偏低；
故答案為：偏低；
（4）觀察表格中發(fā)現(xiàn)NH₄⁺水解顯酸性，PM2.5的酸堿性為酸性，
故答案為：酸性．

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)、水的電離平衡和溶液酸堿性的關(guān)系，涉及離子的水解、蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，題目難度中等，注意相關(guān)知識(shí)的積累．