Question

11．對PM2.5、SO₂、NOx等進行研究，有助于了解霧霾和減弱霧霾的影響．請回答下列問題：
（1）對PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣．若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

根據表中數據計算PM2.5試樣的pH為4．
（2）為了減少污染，可對含SO₂的煙氣進行洗滌，以下物質可作洗滌劑的是B．
A．BaCl₂       B．Ca（OH）₂ C．HNO₃      D．NaHSO₃
（3）NO_x是汽車尾氣中的主要污染物之一，在汽車尾氣系統中安裝催化轉化器，可有效降低NO_X的排放．
①當尾氣中空氣不足時，NO_X在催化轉化器中被還原成N₂排出，已知信息如下：
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+180kJ/mol
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H₂=-222kJ/mol
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-394kJ/mol
則NO（g）與CO（g）進行催化轉化的熱化學方程式為2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+CO₂（g）△H═-746KJ/mol．
②當尾氣中空氣過量時，催化轉化器中的金屬氧化物吸收NO_X生成硝酸鹽，然后將硝酸鹽溶于水，可用電化學降解來治理水中硝酸鹽的污染，在酸性條件下，電解NO₃^-的原理如圖所示：寫出陰極電極反應式2NO₃^-+10e^-+12H⁺=6H₂O+N₂↑．

Answer 1

分析 （1）依據溶液呈電中性，陽離子帶正電荷總數等于陰離子帶負電荷總數解答；
（2）為了減少污染，可對含SO₂的煙氣進行洗滌，則選擇的洗滌劑應能夠與二氧化硫反應，吸收二氧化硫，結合所給物質的性質分析解答；
（3）①①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+180kJ/mol
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H₂=-222kJ/mol
③C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-394kJ/mol
③×2-①-②得2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+CO₂（g），依據蓋斯定律計算反應熱；
②依據題意可知陰極上硝酸根離子得到電子發生還原反應生成氮氣和水．

解答 解：（1）根據溶液呈電中性的原理可得c（H⁺）+c（K⁺）+c（Na⁺）+c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）+c（NO₃^-）+c（Cl^-），將各個數值代入上述式子可得c（H⁺）=1.0×10^-4mol/L，所以pH=-lg1.0×10^-4=4，
故答案為：4；
（2）A．BaCl₂ 與二氧化硫不反應，不能吸收二氧化硫，故A不選；
 B．Ca（OH）₂ 為堿能夠與二氧化硫反應生成亞硫酸鈣和水，能夠吸收二氧化硫，故B選；
C．HNO₃ 能夠氧化二氧化硫生成硫酸，本身被還原為一氧化氮，一氧化氮有毒，能夠引起環境污染，故C不選；
  D．NaHSO₃與二氧化硫不反應，不能用來吸收二氧化硫，故D不選；
故選：B；
（3）①①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+180kJ/mol
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H₂=-222kJ/mol
③C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-394kJ/mol
③×2-①-②得2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+CO₂（g）△H，依據蓋斯定律可知：△H=2△H₃-△H₂-△H₁=-746KJ/mol；
故答案為：2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+CO₂（g）△H═-746KJ/mol；
②由圖示知Ag-Pt電極為陰極，在陰極反應是NO₃^-得電子發生還原反應生成N₂，利用電荷守恒與原子守恒知有H₂O參與反應且有水生成，所以陰極上發生的電極反應式為：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂+6H₂O，
故答案為：2NO₃^-+10e^-+12H⁺=6H₂O+N₂↑．

點評 本題考查了生活中常見的環境污染與治理，涉及溶液離子濃度的計算、熱化學方程式的書寫、反應熱的計算、電解反應式的書寫，明確溶液電中性的性質、熟悉蓋斯定律計算反應熱的方法及電解池工作原理是解題關鍵，題目難度中等．