Question

某市對大氣進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該市首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5（直徑小于等于2.5μm的懸浮顆粒物），其主要來源為燃煤、機(jī)動車尾氣等．因此，對PM2.5、SO₂、NO_x等進(jìn)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．
若測得該試樣所含水溶性無機(jī)離子的化學(xué)組分（未表示H⁺和OH^-）及其平均濃度如下表：

離子	K+	Na+	SO42-	NO3-
濃度/mol?L-1	2×10-6	3×10-6	2×10-5	1.5×10-5

根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷PM2.5的酸堿性為

 

（填“酸性”、“堿性”或“中性”）．
（2）NO_x是汽車尾氣中的主要污染物之一．
汽車發(fā)動機(jī)工作時會引發(fā)N₂和O₂反應(yīng)，其能量變化示意圖如圖1：
寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

 

．
（3）一定條件下，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)方程式并用單線橋表示出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：

 

．
（4）通過NO_x傳感器可監(jiān)測NO_x的含量，其工作原理示意圖如圖2：
①Pt電極上發(fā)生的是

 

反應(yīng)（填“氧化”或“還原”）．
②寫出NiO電極的電極反應(yīng)式

 

．

Answer 1

考點：常見的生活環(huán)境的污染及治理,原電池和電解池的工作原理,氮的氧化物的性質(zhì)及其對環(huán)境的影響

專題：電化學(xué)專題,元素及其化合物

分析：（1）依據(jù)電荷守恒，求出氫離子、氫氧根離子的濃度相對大小，由此判斷出PM2.5的酸堿性為酸性；
（2）根據(jù)能量變化圖計算反應(yīng)熱，反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和，據(jù)此書寫熱化學(xué)方程式；
（3）NO被CO還原，則CO被NO氧化生成二氧化碳，用單線橋標(biāo)注氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移總數(shù)為4，據(jù)此寫出反應(yīng)方程式；
（4）①原電池中正極得電子的物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)；
②NiO電極上NO失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化氮；

解答： 解：（1）根據(jù)電荷守恒得：[H⁺]+[K⁺]+[Na⁺]+=2[SO₄^2-]+[NO₃^-]+[OH^-]，將表中數(shù)據(jù)帶入得：[H⁺]-[OH^-]=5×10^-5＞1×10^-7，PM2.5顯酸性，
故答案為：酸性；
（2）該反應(yīng)中的反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，所以其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ/mol；
（3）在催化劑條件下，一氧化碳被氧化生成二氧化碳，一氧化氮被還原生成氮氣，所以其反應(yīng)方程式為：2CO+2NO

催化劑  .

N₂+2CO₂，氮元素從一氧化氮中+2價變?yōu)榈獨庵?價，電子從碳轉(zhuǎn)移給氮元素，電子轉(zhuǎn)移總數(shù)為4，
用單線橋標(biāo)注化學(xué)方程式為：，
故答案為：；
（4）①裝置無外接電源，故為原電池，鉑電極上氧氣得電子生成氧離子而被還原，
故答案為：還原；
②NiO電極上NO失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化氮，所以電極反應(yīng)式為：NO+O^2--2e^-=NO₂，
故答案為：NO+O^2--2e^-=NO₂；

點評：本題考查的知識點較多，既考查了電化學(xué)、電子轉(zhuǎn)移又考查了反應(yīng)熱的問題，對學(xué)生綜合運用知識能力有一定的要求，特別是根據(jù)圖中信息寫電極反應(yīng)，要求學(xué)生有較好從圖中獲取信息的能力，題目難度中等．