Question

【題目】2018年9月26日，第五屆硒博會(huì)在恩施州文化中心大劇院開幕。第五屆硒博會(huì)主題為“健康中國(guó)·硒引天下”。硒(Se)是第四周期第VI A族元素，是人體內(nèi)不可或缺的微量元素，H2Se是制備新型光伏太陽(yáng)能電池、半導(dǎo)體材料和金屬硒化物的重要原料。

(1)已知:①2H2Se(g)+O2(g) 2Se(s)+2H2O(l) △H =a kJ·mol-1

②2H2 (g)+O2(g2H2O(l) △H=b kJ·mol—1

反應(yīng)H2(g)+ Se(s) H2Se(g)的反應(yīng)熱△H=______kJ·mol-1(用含a、b的代數(shù)式表示)。

(2)T℃時(shí)，向一恒容密閉容器中加入3molH2和1 mol Se，發(fā)生反應(yīng)H2 (g)+Se(s)H2Se(g),

①下列情況可判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______(填字母代號(hào))。

a. 氣體的密度不變 b. v(H2) =v(H2Se)

c. 氣體的壓強(qiáng)不變 d.氣體的平均摩爾質(zhì)量不變

②當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，將平衡混合氣體通入氣體液化分離器使H2Se氣體轉(zhuǎn)化為H2Se液體，并將分離出的H2再次通入發(fā)生反應(yīng)的密閉容器中繼續(xù)與Se反應(yīng)時(shí)，Se的轉(zhuǎn)化率會(huì)提高。請(qǐng)用化學(xué)平衡理論解釋:________________________________________________。

③以5小時(shí)內(nèi)得到的H2Se為產(chǎn)量指標(biāo)，且溫度、壓強(qiáng)對(duì)H2Se產(chǎn)率的影響如圖所示:

則制備H2Se的最佳溫度和壓強(qiáng)為________。

(3)已知常溫下H2Se的電離平衡常數(shù)，則NaHSe溶液呈_______(填“酸性”或“堿性”)，該溶液中的物料守恒關(guān)系式為_____________。

(4)工業(yè)上從含硒廢料中提取硒的方法是用硫酸和硝酸鈉的混合溶液處理后獲得亞硒酸和少量硒酸，再與鹽酸共熱，硒酸轉(zhuǎn)化為亞硒酸，硒酸與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________，最后通入SO2析出硒單質(zhì)。

(5) H2 Se在一定條件下可以制備出CuSe，已知常溫時(shí)CuSe的Ksp=7.9,CuS的，則反應(yīng)CuS(s)+Se2-(aq) CuSe(s)+S2-(aq)的化學(xué)平衡常數(shù)K=_____ (保留2位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】1/2(b-a) ad (移除產(chǎn)物H2Se后)將分離出的氫氣重新通入容器中，平衡正向移動(dòng)，Se的轉(zhuǎn)化率提高 550℃、0.3MPa 堿性 c(Na+)=c(HSe-)+c(Se2-)+c(H2Se) 2HCl+H2SeO4H2SeO3+Cl2↑+H2O 1.6×1012

【解析】

（1）運(yùn)用蓋斯定律對(duì)已知熱化學(xué)方程式直接進(jìn)行加加減減，得出總反應(yīng)式的焓變。（2）平衡建立的判據(jù)除了正逆反應(yīng)速率相等以外，還有“變量不變”。減少生成物，化學(xué)平衡會(huì)右移。（3）通過比較電離平衡常數(shù)和水解常數(shù)的相對(duì)大小，判斷該溶液的酸堿性。（4）可利用平衡常數(shù)定義式得出總反應(yīng)與所給的兩個(gè)溶度積常數(shù)間的關(guān)系，從而求解。

(1)（②－①）/2即可得：H2(g)+Se(s)H2Se(g)，所以反應(yīng)H2(g)+ Se(s)H2Se(g)的反應(yīng)熱△H=1/2(b-a)kJ·mol-1；

(2)①?gòu)姆磻?yīng)式中可以看出Se是固體，反應(yīng)物與生成物中氣體的物質(zhì)的量為1：1，則：氣體密度不變時(shí)，各物質(zhì)的反應(yīng)速度等于生成速度，a項(xiàng)正確；v(H2)始終等于v(H2Se)，b項(xiàng)錯(cuò)誤；容器的壓強(qiáng)始終不變，c項(xiàng)錯(cuò)誤；氣體的平均摩爾質(zhì)量是一個(gè)變量，當(dāng)氣體的平均摩爾質(zhì)量不變時(shí)則達(dá)到平衡狀態(tài)，d項(xiàng)正確，所以答案為a、d；

②分離出生成物，生成物濃度降低，平衡會(huì)朝著增加生成物濃度的方向移動(dòng)，氫氣會(huì)繼續(xù)和硒反應(yīng)，硒的轉(zhuǎn)化率提高；

③由圖可知，溫度550℃、壓強(qiáng)0.3 MPa時(shí)產(chǎn)率最高；

(3)NaHSe中存在電離平衡HSe-H++Se2-和水解平衡：HSe-+H2OH2Se+OH-，其電離平衡常數(shù)K2=5.0×10-11，水解平衡常數(shù)為=7.69×10-11，所以水解大于電離，溶液呈堿性；該溶液中鈉原子與硒原子個(gè)數(shù)比是1：1，則物料守恒表達(dá)為：c(Na+)=c(HSe-)+c(Se2-)+c(H2Se)；

(4)根據(jù)題中所給的信息，硒的化合價(jià)降低，則化合價(jià)可以升高的只有氯元素，反應(yīng)式為：2HCl+H2SeO4H2SeO3+Cl2↑+H2O，注意電荷守恒，不要忘記加熱條件；

(5)將所給的兩個(gè)沉淀溶解平衡相減可得總式，所以總式的平衡常數(shù)=1.6×1012。