Question

中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站數(shù)據(jù)顯示，顆粒物(PM_2.5等)為連續(xù)霧霾過程影響空氣質(zhì)量最顯著的污染物，其主要來源為燃煤、機(jī)動(dòng)車尾氣等。因此，對(duì)PM_2.5、SO₂、NOx等進(jìn)行研究具有重要意義。請(qǐng)回答下列問題：
⑴ 將PM_2.5樣本用蒸餾水處理制成待測(cè)試樣。若測(cè)得該試樣所含水溶性無(wú)機(jī)離子的化學(xué)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(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算PM_2.5待測(cè)試樣的pH ＝　       　。
⑵ NO_x是汽車尾氣的主要污染物之一。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)引發(fā)N₂和O₂反應(yīng)，其能量變化示意圖如下：

① N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) △H＝　              　。
② 當(dāng)尾氣中空氣不足時(shí)，NO_x在催化轉(zhuǎn)化器中被還原成N₂排出。寫出NO被CO還原的化學(xué)方程式　                                          　。
③ 汽車汽油不完全燃燒時(shí)還產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：
2CO(g)＝2C(s)＋O₂(g),已知該反應(yīng)的△H＞0，該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)？　  　。
⑶ 碘循環(huán)工藝不僅能吸收SO₂降低環(huán)境污染，同時(shí)又能制得氫氣，具體流程如下：

① 用離子方程式表示反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)　                           　。
② 用化學(xué)平衡移動(dòng)的原理分析，在HI分解反應(yīng)中使用膜反應(yīng)器分離出H₂的目的是                                                 　。
③ 用吸收H₂后的稀土儲(chǔ)氫合金作為電池負(fù)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(zhì)溶液，可制得高容量、長(zhǎng)壽命的鎳氫電池。電池充放電時(shí)的總反應(yīng)為：Ni(OH)₂＋MNiO(OH)＋MH，電池放電時(shí)，負(fù)極電極反應(yīng)式為　                                　； 充電完成時(shí)，全部轉(zhuǎn)化為NiO(OH)，若繼續(xù)充電，將在一個(gè)電極產(chǎn)生O₂，O₂擴(kuò)散到另一個(gè)電極發(fā)生電極反應(yīng)被消耗，從而避免產(chǎn)生的氣體引起電池爆炸，此時(shí)，陰極電極反應(yīng)式為　　　　　    　　    　。

Answer 1

⑴4   ⑵① +183 kJ·mol^－1 ② 2NO＋2CO2CO₂＋N₂   ③ 不能   
⑶①SO₂＋I(xiàn)₂＋2H₂O＝SO₄^2-＋2I^－＋4H⁺    HI分解為可逆反應(yīng)，及時(shí)分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行
③MH＋OH^－－e^－＝H₂O＋M     4O₂＋4e^－＋2H₂O＝4OH^－

試題分析：（1）根據(jù)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(gè)數(shù)值代入上述式子可得c(H⁺)=1.0×10^－4mol/L,所以pH=4；(2)① N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) △H＝945kJ/mol+498kJ/mol-2×630kJ/mol="+183" kJ/mol. ②NO被CO還原的化學(xué)方程式為2NO＋2CO2CO₂＋N₂。③由于反應(yīng)2CO（g）=2C（s）+O₂（g）△H>0是個(gè)體系混亂程度減小的吸熱反應(yīng)。ΔH>0；△S<0，根據(jù)體系的自由能ΔG=ΔH-T·ΔS>0，.所以該設(shè)想不能實(shí)現(xiàn)。⑶①反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)離子方程式為：SO₂＋I(xiàn)₂＋2H₂O＝SO₄^2-＋2I^－＋4H⁺。②2HI H₂+I₂ .該發(fā)生是可逆反應(yīng)。若在HI分解反應(yīng)中使用膜反應(yīng)器分離出H₂，由于減小生成物的濃度，平衡正向移動(dòng)，就可以使更多的HI分解，制得氫氣。③由電池放電、充電的方程式可知：在電池放電時(shí)，負(fù)極電極反應(yīng)式為MH＋OH^－－e^－＝H₂O＋M；充電完成時(shí)，全部轉(zhuǎn)化為NiO(OH)，若繼續(xù)充電，將在一個(gè)電極產(chǎn)生O₂，O₂擴(kuò)散到另一個(gè)電極發(fā)生電極反應(yīng)被消耗，從而避免產(chǎn)生的氣體引起電池爆炸，此時(shí)，陰極電極反應(yīng)式為4O₂＋4e^－＋2H₂O=4OH^－。