Question

中國尿素合成塔（尿塔）使用壽命僅為歐美國家的

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．為此北京鋼鐵研究 院對四川瀘天化尿塔腐蝕過程進(jìn)行研究，得出下列腐蝕機(jī)理：

（1）H₂S來自合成尿素的天然氣．在380K、體積為2L的密閉容器中，存在如下反應(yīng)：H₂（g）+S（s）?H₂S（g）△H═+21.5kJ/mol．反應(yīng)達(dá)到平衡時H₂、S、H₂ S的物質(zhì)的量均為3mol，則380K時該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為

 

；下列對該反應(yīng)分析正確的是

 

（填字母序號）．

（2）在反應(yīng)I中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為

 

．
（3）研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)II是分別以Fe、FeS為電極，以水膜為電解質(zhì)溶液的電化學(xué)腐蝕，其 負(fù)極為

 

；
已知：Fe（s）+S（s）═FeS（s）△H₁═-2.5akJ/mol；S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₂═-5akJ/mol9；
4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H₃═-6akJ/mol？則反應(yīng)II的熱化學(xué)方程式為

 

（4）已知H₂S₂O₃的K₁=2.2×10^-1、K₂=2.8×10^-2．Na₂S₂O₃水溶液呈

 

性，該 溶液中電荷守恒式為

 

；反應(yīng)IY的反應(yīng)類型為

 

；該反應(yīng)

 

（填“能”或“不能”） 說明FeS溶解性強(qiáng)于FeS₂O₃
（5）瀘天化尿塔的最終腐蝕產(chǎn)物為

 

；為了有效防腐，北鋼建議瀘天化在生產(chǎn)中用 CuSO₄溶液“脫硫（H₂S）”，其中涉及的離子方程式為

 

．

Answer 1

分析：（1）反應(yīng)前后氣體的體積不變，用平衡時H₂、H₂S的物質(zhì)的量代入平衡常數(shù)表達(dá)式k=

c(H2S)

c(H2)

計算；
A．該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡向正反應(yīng)移動，平衡常數(shù)增大；
B．增大壓強(qiáng)平衡不移動，但容器體積減��；
C．升高溫度反應(yīng)速率加快；
D．增大硫化氫的濃度，等效為增大壓強(qiáng)，平衡不移動，各組分的含量不變；
（2）由流程圖可知，反應(yīng)I中鐵與硫化氫、氧氣反應(yīng)生成FeS與水；
（3）由流程圖可知，反應(yīng)II中FeS與氧氣反應(yīng)生成氧化鐵與二氧化硫，原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)；
根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（4）由電離平衡常數(shù)可知，H₂S₂O₃屬于弱酸，Na₂S₂O₃為強(qiáng)堿弱酸鹽，溶液呈堿性；
陽離子帶的電離等于陰離子帶的電離，結(jié)合溶液中含有的離子書寫；
反應(yīng)Ⅳ是H₂S₂O₃與FeS反應(yīng)生成FeS₂O₃與H₂S，反應(yīng)由于生成硫化氫，不能說明FeS溶解性更強(qiáng)；
（5）由流程圖可知，最終腐蝕產(chǎn)物為Fe₂O₃與FeS₂O₃；
硫化氫與硫酸銅反應(yīng)生成硫化銅沉淀與硫酸．

解答：解：（1）反應(yīng)前后氣體的體積不變，用平衡時H₂、H₂S的物質(zhì)的量代替濃度計算，故該反應(yīng)的平衡常數(shù)k=

c(H2S)

c(H2)

=

3mol

3mol

=1，
A．該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡向正反應(yīng)移動，平衡常數(shù)增大，圖象與實際相符合，故A正確；
B．增大壓強(qiáng)平衡不移動，但容器體積減小，硫化氫的濃度增大，故B正確；
C．升高溫度反應(yīng)速率加快，圖象中正反應(yīng)速率不變，故C錯誤；
D．增大硫化氫的濃度，等效為增大壓強(qiáng)，平衡不移動，各組分的含量不變，圖象與實際不相符，故D錯誤；
故答案為：1；AB；
（2）由流程圖可知，反應(yīng)I中鐵與硫化氫、氧氣反應(yīng)生成FeS與水，反應(yīng)方程式為：2Fe+2H₂S+O₂=2FeS+2H₂O，
故答案為：2Fe+2H₂S+O₂=2FeS+2H₂O；
（3）由流程圖可知，反應(yīng)II中FeS與氧氣反應(yīng)生成氧化鐵與二氧化硫，F(xiàn)eS發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極；
已知：①Fe（s）+S（s）═FeS（s）△H₁═-2.5akJ/mol；
②S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₂═-5akJ/mol9；
③4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H₃═-6akJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，③-①×4+②×4得：4FeS（s）+7O₂（g）═2Fe₂O₃（s）+4SO₂（g）△H=-16akJ/mol
故答案為：4FeS（s）+7O₂（g）═2Fe₂O₃（s）+4SO₂（g）△H=-16akJ/mol；
（4）由電離平衡常數(shù)可知，H₂S₂O₃屬于弱酸，Na₂S₂O₃為強(qiáng)堿弱酸鹽，溶液呈堿性；
陽離子帶的電離等于陰離子帶的電離，故c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（S₂O₃^2-）+c（HS₂O₃^-）+c（OH-）；
反應(yīng)Ⅳ是H₂S₂O₃與FeS反應(yīng)生成FeS₂O₃與H₂S，方程式為：H₂S₂O₃+FeS=FeS₂O₃+H₂S↑，符合復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)能進(jìn)行由于生成硫化氫氣體，不能說明FeS溶解性更強(qiáng)，
故答案為：堿；c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（S₂O₃^2-）+c（HS₂O₃^-）+c（OH-）；復(fù)分解反應(yīng)；不能；
（5）由流程圖可知，最終腐蝕產(chǎn)物為Fe₂O₃、FeS₂O₃；
硫化氫與硫酸銅反應(yīng)生成硫化銅沉淀與硫酸，反應(yīng)離子方程式為：Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺，
故答案為：Fe₂O₃、FeS₂O₃；Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺．

點評：本題考查化學(xué)工藝流程、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡影響因素、熱化學(xué)方程式等常用化學(xué)用語、鹽類水解等，題目綜合性較大，難度中等，是對學(xué)生綜合能力的考查，是一道不錯的能量考查題目．