Question

10．大氣中可吸入顆粒物PM_2.5主要來源為燃煤、機動車尾氣等．
（1）若取某PM_2.5樣本，用蒸餾水處理，測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⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺．
（2）煤煙氣中的氮氧化物可用CH₄催化還原成無害物質．若常溫下，1molNO₂與CH₄反應，放出477.5kJ熱量，該反應的熱化學方程式是2NO₂（g）+CH₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955kJ/mol．
（3）安裝汽車尾氣催化轉化器也可減輕PM2.5的危害，其反應是：2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂（g）+N₂（g）；△H＜0．
①該反應平衡常數表達式K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$；溫度升高K值減小（填“增大”或“減小”）
②若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖正確且能說明反應在進行到t₁時刻達到平衡狀態(tài)的是bd．

Answer 1

分析 （1）NH₄⁺水解顯酸性，PM2.5的酸堿性為酸性；
（2）根據NO₂與CH₄反應成無害物質，可知無害物質氮氣、二氧化碳、水，又知1mol NO₂與CH₄反應，放出477.5kJ熱量，結合熱化學方程式書寫方法標注物質聚集狀態(tài)和對應反應的焓變寫出；
（3）①依據平衡常數概念是利用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積，代入平衡濃度即可計算出平衡常數；因為正反應放熱，故溫度升高平衡左移，K值減小；
②a、到達平衡后正、逆速率相等，不再變化；
b、到達平衡后，溫度為定值，平衡常數不變，結合反應熱判斷隨反應進行容器內溫度變化，判斷溫度對化學平衡常數的影響；
c、放電時正極上得電子發(fā)生還原反應；
d、到達平衡后各組分的含量不發(fā)生變化．

解答 解：（1）觀察表格中發(fā)現NH₄⁺水解顯酸性，離子方程式為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，
故答案為：酸性；NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；
（2）根據NO₂與CH₄反應成無害物質，可知無害物質氮氣、二氧化碳、水，又知1mol NO₂與CH₄反應，放出477.5kJ熱量，根據物質的變化與能量的變化成正比，可得該反應的熱化學方程式是2NO₂（g）+CH₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955kJ/mol，
故答案為：2NO₂（g）+CH₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955kJ/mol；
（3）2NO（g）+2CO（g）$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂（g）+N₂（g）△H＜0．
①該反應平衡常數表達式K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$；因為正反應放熱，故溫度升高平衡左移，K值減小，故答案為：$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$；減小；
②a、到達平衡后正、逆速率相等，不再變化，t₁時刻V_正最大，之后隨反應進行速率發(fā)生變化，未到達平衡，故a錯誤；
b、該反應正反應為放熱反應，隨反應進行溫度升高，化學平衡常數減小，到達平衡后，溫度為定值，達最高，平衡常數不變，為最小，圖象與實際符合，故b正確；
c、t₁時刻后二氧化碳、NO的物質的量發(fā)生變化，t₁時刻未到達平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d、NO的質量分數為定值，t₁時刻處于平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：bd．

點評 本題考查了化學反應原理的基礎知識，涉及離子的水解、pH值的計算、蓋斯定律的應用、化學平衡常數的計算、自由能的應用等，題目難度中等，注意相關知識的積累．