Question

20．發(fā)生在天津港“8•12”特大火災(zāi)爆炸事故，再一次引發(fā)了人們對(duì)環(huán)境問題的關(guān)注．
（1）為了減少空氣中SO₂的排放，常采取的措施是將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料．
已知：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-241.8kJ•mol^-1
C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₂=-110.5kJ•mol^-1
則焦炭與水蒸氣反應(yīng)生成CO的熱化學(xué)方程式為：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）；△H=+13l.30kJ•mol^-1．
（2）由于CaC₂、金屬鈉、金屬鉀等物質(zhì)能夠跟水反應(yīng)給災(zāi)后救援工作帶來了很多困難．如果在實(shí)驗(yàn)室，你處理金屬鈉著火的方法是用沙土撲滅．
（3）事故發(fā)生后，爆炸中心區(qū)、爆炸區(qū)居民樓周邊以及海河等處都受到了嚴(yán)重的氰化物污染．處理NaCN的方法是：用NaClO在堿性條件下跟NaCN反應(yīng)生成無毒害的物質(zhì)，試寫出該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式2OH^-+2CN^-+5ClO^-=2CO₃^2-+5Cl^-+H₂O+N₂↑．
（4）電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染．電化學(xué)降解NO${\;}_{3}^{-}$的原理如圖所示，電源正極為a（填“a”或“b”）；若總反應(yīng)為4NO₃^-+4H⁺═5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，則陰極反應(yīng)式為2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．
（5）欲降低廢水中重金屬元素鉻的毒性，可將Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr（OH）₃沉淀除去．
已知在常溫下：Ksp[Fe（OH）₂]=1×10^-15、Ksp[Fe（OH）₃]=1×10^-38、Ksp[Cr（OH）₃]=1×10^-23，當(dāng)離子濃度在1×10^-5mol/L以下時(shí)認(rèn)為該離子已經(jīng)完全沉淀，請(qǐng)回答：
①相同溫度下Fe（OH）₃的溶解度＜Cr（OH）₃的溶解度（填“＞”、“＜”或“=”）
②濃度為0.1mol/L的Fe²⁺與10.0mol/L Cr³⁺同時(shí)生成沉淀的pH范圍是6.0～7.0．

Answer 1

分析 （1）蓋斯定律的內(nèi)容為：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱值與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)；根據(jù)蓋斯定律，用第一個(gè)熱化學(xué)方程式減去第二個(gè)熱化學(xué)方程式可得焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（2）金屬鈉可以和水以及空氣中的成分：氧氣、氮?dú)�、二氧化碳之間反應(yīng)，據(jù)此回答；
（3）NaClO在堿性條件下跟NaCN反應(yīng)生成氮?dú)猓浑p氧水將廢水中的CN^-氧化成無毒的物質(zhì)；
（4）由圖示知在Ag-Pt電極上NO₃^-發(fā)生還原反應(yīng)，因此Ag-Pt電極為陰極，則b為負(fù)極，a為電源正極；陰極反應(yīng)是NO₃^-得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N₂，利用電荷守恒與原子守恒知有氫離子參與反應(yīng)且有水生成；
（5）的溶液PH計(jì)算是取Fe²⁺開始沉淀和完全沉淀和Cr³⁺開始沉淀和完全沉淀時(shí)計(jì)算所得溶液PH的交集，根據(jù)Ksp[Fe（OH）₂]=1×10^-15、Ksp[Cr（OH）₃]=1×10^-23的意義以及表達(dá)式計(jì)算其pH．

解答 解：（1）已知：①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）；△H=-241.81kJ•mol^-1，
②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）；△H=-110.51kJ•mol^-1，
利用蓋斯定律，將②-①可得：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g），△H=（-110.5kJ/mol）-（-241.8kJ/mol）=+13l.3 kJ/mol，
所以焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）；△H=+13l.30kJ•mol^-1，
故答案為：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）；△H=+13l.30kJ•mol^-1；
（2）金屬鈉可以和水以及空氣中的成分：氧氣、氮?dú)�、二氧化碳之間反應(yīng)，件數(shù)鈉著火，可以用沙土撲滅，故答案為：用沙土撲滅；
（3）NaClO在堿性條件下跟NaCN反應(yīng)生成氮?dú)�，反�?yīng)的離子反應(yīng)方程式：2OH^-+2CN^-+5ClO^-=2CO₃^2-+5Cl^-+H₂O+N₂↑；雙氧水將廢水中的CN^-氧化成無毒的物質(zhì)，得到CN^-被氧化后的產(chǎn)物為HCO₃^-（或CO₃^2-）、N₂，
故答案為：2OH^-+2CN^-+5ClO^-=2CO₃^2-+5Cl^-+H₂O+N₂↑；
（4）由圖示知在Ag-Pt電極上NO₃^-發(fā)生還原反應(yīng)，因此Ag-Pt電極為陰極，則b為負(fù)極，a為電源正極，在陰極反應(yīng)是NO₃^-得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N₂，利用電荷守恒與原子守恒知有H₂O參與反應(yīng)且有水生成，所以陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O，
故答案為：a；2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O；
（5）①根據(jù)Ksp[Fe（OH）₃]=1×10^-38、Ksp[Cr（OH）₃]=1×10^-23，溶度積越大，物質(zhì)的溶解能力強(qiáng)，所以同溫度下Fe（OH）₃的溶解度 小于Cr（OH）₃的溶解度，Ksp[Fe（OH）₂]=1×10^-15，c（Fe²⁺）=0.1mol/L時(shí)，c（OH^-）=1×10^-7mol/L，c（H⁺）=10^-7mol/L，溶液的pH=7.0，Ksp[Cr（OH）₃]=1×10^-23，c（ Cr³⁺）=10.0mol/L時(shí)，c（OH^-）=1×10^-8mol/L，pH=6.0，故答案為：6.0～7.0．
故答案為：＜；6.0～7.0．

點(diǎn)評(píng) 本題反應(yīng)熱和反應(yīng)方程式書寫電解池及難溶電解質(zhì)的相關(guān)知識(shí)，注意知識(shí)的歸納和梳理是關(guān)鍵，難度中等．