Question

11．運(yùn)用所學(xué)化學(xué)原理，解決下列問題：
（1）氰化物多數(shù)易溶于水，有劇毒，其中HCN是易揮發(fā)的弱酸，已知：Ka（HCN）=6.17x10^-10．處理含CN^-廢水時(shí)，用NaOH溶液調(diào)節(jié)至pH=9時(shí)（常溫），c（CN^-）＜c（HCN）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）已知：
①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）；△H=a kJ•mol^-1；
②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）；△H=b kJ•mol^-1；
③Si（s）+O₂（g）═SiO₂（s）；△H=c kJ•mol^-1．
工業(yè)上生產(chǎn)粗硅的熱化學(xué)方程式為2C（s）+SiO₂（s）═Si（s）+2CO（g）△H=（a+b-c）kJ•mol^-1．
（3）已知：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）．下表為該反應(yīng)在不同溫度時(shí)的平衡常數(shù)．

溫度/	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”、“＜”）；500℃時(shí)進(jìn)行該反應(yīng)，且CO和H₂O起始濃度相等，CO平衡轉(zhuǎn)化率為75%．
（7）一種新型氫氧燃料電池工作原理如圖所示．寫出電極A的電極反應(yīng)式H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O．

Answer 1

分析 （1）處理含CN^-廢水時(shí)，用NaOH溶液調(diào)節(jié)至pH=9時(shí)（常溫），Ka（HCN）=6.17×10^-10，Kh=$\frac{c（O{H}^{-}）c（HCN）}{c（C{N}^{-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{Kw}{Ka}$=1.6×10^-5，c（OH^-）=10^-5，則$\frac{c（HCN）×1{0}^{-5}}{c（C{N}^{-}）}$=1.6×10^-5；
（2）由蓋斯定律計(jì)算，①+②-③得到工業(yè)上生產(chǎn)粗硅的熱化學(xué)方程式；
（3）圖表分析可知，隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算一氧化碳的轉(zhuǎn)化率；
（4）裝置圖可知通入氫氣的電極為原電池負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在熔融K₂CO₃中生成二氧化碳，結(jié)合電子守恒和電荷守恒書寫電極反應(yīng)．

解答 解：（1）處理含CN^-廢水時(shí)，用NaOH溶液調(diào)節(jié)至pH=9時(shí)（常溫），CN-+H₂O?HCN+OH^-，Ka（HCN）=6.17×10^-10，Kh=$\frac{c（O{H}^{-}）c（HCN）}{c（C{N}^{-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{Kw}{Ka}$=$\frac{1{0}^{-14}}{6.17×1{0}^{-10}}$=1.6×10^-5，c（OH^-）=10^-5，則$\frac{c（HCN）×1{0}^{-5}}{c（C{N}^{-}）}$=1.6×10^-5，則c（CN^-）＜c（HCN）；
故答案為：＜；
（2）①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）；△H=a kJ•mol^-1；
②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）；△H=b kJ•mol^-1；
③Si（s）+O₂（g）═SiO₂（s）；△H=c kJ•mol^-1．
由蓋斯定律可知，①+②-③得到工業(yè)上生產(chǎn)粗硅的熱化學(xué)方程式為：2C（s）+SiO₂（s）═Si（s）+2CO（g）△H=（a+b-c）kJ•mol^-1；
故答案為：2C（s）+SiO₂（s）═Si（s）+2CO（g）△H=（a+b-c）kJ•mol^-1；
（3）圖表數(shù)據(jù)分析可知，隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，焓變?yōu)樨?fù)值；
500℃時(shí)進(jìn)行該反應(yīng)，且CO和H₂O起始濃度相等設(shè)為x，一氧化碳消耗物質(zhì)的量為y，則
              CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）．
起始量（mol）   x       x       0        0
變化量（mol）  y       y         y      y
平衡量（mol） x-y     x-y         y      y
K=$\frac{{y}^{2}}{（x-y）^{2}}$=9
$\frac{y}{x-y}$=3，3x=4y
CO平衡轉(zhuǎn)化率=$\frac{y}{x}$×100%=$\frac{3}{4}$×100%=75%；
故答案為：＜；75%；
（4）裝置圖中通入氫氣的電極為原電池負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在熔融K₂CO₃中生成二氧化碳，結(jié)合電子守恒和電荷守恒可知電極反應(yīng)為H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O，
故答案為：H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫，原電池電解池原理的分析判斷，化學(xué)平衡計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．