Question

中國環(huán)境監(jiān)測總站數(shù)據顯示，顆粒物（PM2.5）是連續(xù)霧霾過程影響空氣質量最顯著的污染物，其主要來源為燃煤、機動車尾氣等。因此，對PM2.5、SO₂、NO_x 等進行研究具有重要意義。請回答下列問題：

（1）將PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣。測得該試樣所含水溶性無機離子的化學組分及其平均濃度如下表：

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

根據表中數(shù)據判斷PM2.5的酸堿性為試樣的pH=______。

（2）NO_x 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，其能量變化示意圖如下：

則反應N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) 

（3）碘循環(huán)工藝不僅能吸收SO₂降低環(huán)境污染，同時又能制得氫氣，具體流程如下：

①用離子方程式表示反應器中發(fā)生的反應：__________________________。

②用化學平衡移動的原理分析，在HI分解反應中使用膜反應器分離出H₂的目的是_______。

③用吸收H₂后的稀土儲氫合金作為電池負極材料（用MH表示），NiO(OH)作為電池正極材料，KOH溶液作為電解質溶液，可制得高容量、長壽命的鎳氫電池。電池充放電時的總反應為：NiO（OH）2+MNiO（OH）+MH，電池放電時，負極的電極反應式________________________________；充電完成時，Ni（OH）2全部轉化為NiO（OH），若繼續(xù)充電將在一個電極產生O2，O2擴散到另一個電極發(fā)生電極反應被消耗，從而避免產生的氣體引起電池爆炸，此時，陰極的電池反應式為______________。

Answer 1

【知識點】PH的計算，化學反應中的能量變化， 化學電源新型電池   F5

【答案解析】（1）4（2分）

（2）+183kJ·mol^-1（2分）

（3）①SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺(2分)

②HI分解為可逆反應，及時分離出產物H2，有利于反應正向進行（1分）

③MH+OH^--e^-=H₂O+M；O2+4e^-+2H₂O=4OH^-（各2分）

    解析：（1）溶液中電荷守恒：C（K⁺）+C（NH₄⁺）+C（H⁺）=2C（SO₄^2-）+C（NO₃^-）+C（Cl^-），得C（H⁺）=1×10^-4mol•L^-1，pH值為4。

（2）①該反應中的反應熱=反應物的鍵能和-生成物的鍵能和=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol

=+183kJ/mol。

（3）②在膜分離器中發(fā)生反應：2HI⇌I₂+H₂，將H₂分離出來有利于平衡向右移動，利于I₂和H₂的生成；③負極反應物MH失去電子，生成的H⁺在堿性條件下生成H₂O，電極反應式為：MH-e^-+OH^-=H₂O+M，陰極的電極反應有兩個，第一階段是充電時的反應式，陰極上電極反應式為M+H₂O+e^-═MH+OH^-，第二階段為吸收氧氣的電解反應式，由題意知氧氣在陰極上被還原，電解質溶液呈堿性可知氧氣被還原為OH^-，所以其電極反應式為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-。

【思路點撥】該題綜合考查化學反應原理的基礎知識，涉及原電池和電解池原理、化學反應與能量變化以及化學平衡等問題，明確正負極、陰陽極上得失電子是解本題關鍵，難點是電極反應式的書寫，電極反應式要結合溶液的酸堿性書寫，為易錯點。