Question

10．研究PM2.5、SO₂、NO₂等大氣污染物具有重要意義，請回答下列問題：
（1）PM2.5常吸附含有砷的化合物等有毒致癌物質，砷的元素符號為As，位于元素周期表第四周期第ⅤA族．
（2）將PM2.5樣本用蒸餾水處理成待測液，測得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)據判斷待濁溶液的pH=4．
（3）室溫下，用Na₂SO₃溶液吸收SO₂的過程中，pH隨n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）變化如下表：

N（SO32-）：n（HSO3-）	91：9	1：1	9：91
pH	8.2	7.2	6.2

由上表判斷NaHSO₃溶液顯酸性，用化學平衡原理解釋：HSO₃^-存在：HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺和HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，HSO₃^-的電離程度大于水解程度．
（4）已知：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
則反應NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=-41.8kJ•mol^-1．
一定條件下，將NO和SO₂以體積比1：2置于密閉容器中發(fā)生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是b．
a．體系壓強保持不變  b．混合氣體顏色保持不變  c．SO₃和NO的體積保持不變 d．每消耗1molSO₃的同時生成1molNO₂．

Answer 1

分析 （1）根據元素周期表的結構以及元素在表中的位置來回答；
（2）根據溶液中電荷守恒C（K⁺）+C（NH₄⁺）+c（Na⁺）+C（H⁺）=2C（SO₄^2-）+C（NO₃^-）+C（Cl^-）+c（OH^-）計算；
（3）根據溶液中HSO₃^-濃度和SO₃^2-濃度的相對大小確定溶液的酸堿性；
（4）利用蓋斯定律計算反應熱，得到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變．

解答 解：（1）As是第ⅤA的元素，在周期表中的第四周期，和N元素是同一主族，故答案為：As；四；ⅤA；
（2）溶液中遵循電荷守恒：c（K⁺）+c（NH₄⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（NO₃^-）+c（Cl^-）+c（OH^-），銨根離子水解，溶液顯示酸性，氫氧根離子濃度可以忽略不計，即：3×10^-6+7×10^-6+3×10^-5+c（H⁺）=2×3×10^-5+5×10^-5+2×10^-5，解c（H⁺）=10^-4mol•L^-1，pH值為4，故答案為：4；
（3）在溶液中主要以HSO₃^-存在，HSO₃^-的電離很微弱，所以n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）＜1：1，根據表格知，當亞硫酸氫根離子的物質的量大于亞硫酸根離子的物質的量時，亞硫酸氫鈉溶液呈酸性；亞硫酸氫鈉溶液中存在HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺和HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，HSO₃^-的電離程度大于水解程度，所以亞硫酸根離子的物質的量大于亞硫酸氫根；
故答案為：酸；HSO₃^-存在：HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺和HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，HSO₃^-的電離程度大于水解程度；
（4）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1，利用蓋斯定律將①×$\frac{1}{2}$-②×$\frac{1}{2}$得NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
△H=$\frac{1}{2}$×（-196.6kJ•mol^-1）-$\frac{1}{2}$×（-113.0kJ•mol^-1）=-41.8kJ•mol^-1，
a．無論是否達到平衡，體系壓強都保持不變，不能用于判斷是否達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說明濃度不變，達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．SO₃和NO的計量數(shù)之比為1：1，無論是否達到平衡，二者的體積比保持不變，不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d．物質的量之比等于化學計量數(shù)之比，則每消耗1mol SO₃的同時生成1molNO₂，不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，故d錯誤．
故答案為：-41.8；b．

點評 本題綜合考查化學平衡移動、蓋斯定律以及弱電解質的電離和鹽的水解等問題，側重于學生綜合運用化學知識的能力的考查，題目難度中等．