Question

Ⅰ．一氧化碳是一種用途相當廣泛的化工基礎(chǔ)原料．
（1）利用下列反應(yīng)可以將粗鎳轉(zhuǎn)化為純度達99.9%的高純鎳．
Ni（s）+4CO（g）Ni（CO）₄（g） 該反應(yīng)的△H______0 （選填“＞”或“=”或“＜”）．
（2）在高溫下一氧化碳可將二氧化硫還原為單質(zhì)硫．已知：
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1
CO₂（g）+C（s）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ?mol^-1
S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H₃=-296.0kJ?mol^-1
請寫出CO除SO₂的熱化學(xué)方程式______．
（3）如圖中左圖是一碳酸鹽燃料電池，它以CO為燃料，一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物為電解質(zhì)，右圖是粗銅精煉的裝置圖，現(xiàn)用燃料電池為電源進行粗銅的精煉實驗．回答下列問題：
①寫出A極發(fā)生的電極反應(yīng)式______．
②要用燃料電池為電源進行粗銅的精煉實驗，則B極應(yīng)該與______極 （填：“C”或“D”）相連．
③當消耗2.24L（標況下）CO時，粗銅電極理論上減少銅的質(zhì)量______（填：“大于”、“等于”或“小于”）6.4克．
Ⅱ．（1）已知Na₂CrO₄溶液酸化時發(fā)生的反應(yīng)為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，若1L酸化后所得溶液中鉻元素的總物質(zhì)的量為0.55mol，CrO₄^2-有轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-．又知：常溫時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=10¹⁴．上述酸化后所得溶液的pH=______．
（2）根據(jù)有關(guān)國家標準，含CrO₄^2-的廢水要經(jīng)化學(xué)處理，使其濃度降至5.0×10^-7mol?L^-1以下才能排放．含CrO₄^2-的廢水處理通常有以下兩種方法．
①沉淀法：加入可溶性鋇鹽生成BaCrO₄沉淀[K_sp（BaCrO₄）=1.2×10^-10]，再加入可溶性硫酸鹽處理多余的Ba²⁺．加入可溶性鋇鹽后的廢水中Ba²⁺的濃度應(yīng)不小于______mol?L^-1，然后再進行后續(xù)處理方能達到國家排放標準．
②還原法：CrO₄^2-Cr³⁺Cr（OH）₃．用該方法處理10m³ CrO₄^2-的物質(zhì)的量濃度為1.0×10^-3 mol?L^-1的廢水，至少需要綠礬______Kg（保留兩位小數(shù)）．

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ．（1）根據(jù)大多數(shù)的化合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)的△H＜0；
（2）利用蓋斯定律可以根據(jù)已知的反應(yīng)的熱化學(xué)方程式求反應(yīng)2CO+SO₂=S+2CO₂的焓變，進而寫熱化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)CO具有還原性，在負極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO₂，結(jié)合電解質(zhì)書寫電極反應(yīng)式；根據(jù)A為負極，B為正極，
粗銅精煉時，粗銅作陽極，與電源的正極相連；根據(jù)電子得失守恒以及粗銅中除了銅失去電子還有其他金屬失去電子；
Ⅱ．（1）先根據(jù)平衡常數(shù)計算出H⁺的物質(zhì)的量濃度，求出PH；
（2）①根據(jù)沉淀的溶度積來計算；
②根據(jù)化合價升降總數(shù)相等建立關(guān)系式計算出綠礬（FeSO₄?7H₂O）的質(zhì)量；
解答：解：Ⅰ．（1）反應(yīng)Ni（s）+4CO（g） Ni（CO）₄（g）為化合反應(yīng)，大多數(shù)的化合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)的△H＜0，故答案為：＜；
（2）根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)2CO+SO₂=S+2CO₂的焓變=△H₁-△H₂-△H₃=-270 kJ?mol^-1，
故答案為：2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）；△H₃=-270 kJ?mol^-1
（3）①CO具有還原性，在負極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO₂，電極反應(yīng)式為：CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂，
故答案為：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂ 
②因A為負極，B為正極，粗銅精煉時，粗銅作陽極，與電源的正極相連，故選：D  
③因粗銅中除了銅失去電子還有其他金屬失去電子，根據(jù)電子得失守恒可知減少銅的質(zhì)量小于6.4克，故答案：小于
Ⅱ．（1）根據(jù)元素守恒，起始CrO₄²的物質(zhì)的量為0.55mol，反應(yīng)后，溶液中CrO₄²的物質(zhì)的量為為0.55mol×=0.05mol，Cr₂O₇^2-的物質(zhì)的量為0.55mol××=0.25mol，設(shè)H⁺的物質(zhì)的量濃度為amol/L，
               2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O
平衡（mol/L）  0.05       a        0.25
平衡常數(shù)K===10^{14_，則}a=1.0×10^-6mol，PH=6，故答案為：6；
（2）①CrO₄^2-+Ba²⁺?BaCrO₄
    5.0×10^-7mol?L^-1    C（Ba²⁺）
  K_sp（BaCrO₄）=C（CrO₄^2-）×C（Ba²⁺）=5.0×10^-7×C（Ba²⁺）=1.2×10^-10，C（Ba²⁺）=2.4×10^-4mol/L，
（2）②CrO₄^2-Cr³⁺，CrO₄^2-中的Cr化合價由+6價降為+3價，F(xiàn)eSO₄?7H₂O中鐵的化合價由+3價降為+2價，則有：CrO₄^2-～～～～～～3FeSO₄?7H₂O
        1                  3
  10^4_L×1.0×10^-3 mol?L^-1   30mol 
所以FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量為：30mol×278g/mol=8340g=8.34kg，故答案為：8.34；
點評：本題是一道熱化學(xué)和溶解平衡知識的題目，考查了學(xué)生熱化學(xué)方程式的書寫以及溶解平衡常數(shù)的有關(guān)知識，綜合性強，難度較大．