Question

1．I：用尿素、氢氧化钠和水作为溶剂，预冷至零下 12℃，能将极难溶解的纤维素溶化为粘液．武汉大学张俐娜教授因此而荣获美国2011年度安塞姆•佩恩奖．
（1）尿素[CO（NH₂）₂]中元素原子半径最大的原子最外层电子排布式为2S²2P²；能说明氧元素原子比氮元素原子得电子能力强的事实是AB（填选项）．
A．在NO₂中氧元素显负价，氮元素显正价　　B．H₂O的热稳定性比NH₃的稳定
C．常温下H₂O是液态而NH₃是气态　　       D．O₂比N₂易液化
（2）尿素在土壤中的脲酶作用下会水解生成碳酸铵或碳酸氢铵，若与碱性肥料混合施用，会造成氮元素损失，请解释其原因NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O=NH₃↑+H₂O，发生跑氨现象；
II：中国尿素合成塔（尿塔）使用寿命仅为欧美国家的$\frac{1}{4}$．为此北京钢铁研究 院对四川泸天化尿塔腐蚀过程进行研究，得出下列腐蚀机理：

（3）H₂S来自合成尿素的天然气．在380K、体积为 2L的密闭容器中，存在如下反应：
H₂（g）+S（s）═H₂S（g）　 Q=-21.5kJ/mol．反应达到平衡时H₂、S、H₂S的物质的量均为3mol，则380K时该反应的化学平衡常数为1；下列对该反应分析正确的是AB（填字母序号）．

（4）在反应I中发生的化学反应为2Fe+2H₂S+O₂=2FeS+2H₂O．
（5）已知H₂S₂O₃的K₁=2.2×10^-1、K₂=2.8×10^-2．Na₂S₂O₃溶液中电荷守恒式为c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（S₂O₃^2-）+c（HS₂O₃^-）+c（OH^-）；反应IV的反应类型为复分解反应；该反应不能（填“能”或“不能”）说明FeS溶解性强于FeS₂O₃
（6）泸天化尿塔的最终腐蚀产物为Fe₂O₃、FeS₂O₃；为了有效防腐，北钢建议泸天化在生产中用CuSO₄溶液“脱硫（H₂S）”，其中涉及的离子方程式为Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺．

Answer 1

分析 I．（1）原子的电子层数越多，其原子半径越大，相同周期的元素中，原子半径随着原子序数的增大而减小；非金属的非金属性越强，其氢化物越稳定、其最高价氧化物的水化物酸性越强、单质的氧化性越强等；
（2）碱性条件下，铵根离子和氢氧根离子反应生成一水合氨，一水合氨不稳定易分解生成氨气和水；
II：（3）反应前后气体的体积不变，用平衡时H₂、H₂S的物质的量代入平衡常数表达式k=$\frac{c（{H}_{2}S）}{c（{H}_{2}）}$计算；
A．该反应正反应是吸热反应，温度升高平衡向正反应移动，平衡常数增大；
B．增大压强平衡不移动，但容器体积减小；
C．升高温度反应速率加快；
D．增大硫化氢的浓度，等效为增大压强，平衡不移动，各组分的含量不变；
（4）由流程图可知，反应I中铁与硫化氢、氧气反应生成FeS与水；
（5）由电离平衡常数可知，H₂S₂O₃属于弱酸，Na₂S₂O₃为强碱弱酸盐，溶液呈碱性；
阳离子带的电离等于阴离子带的电离，结合溶液中含有的离子书写；
反应Ⅳ是H₂S₂O₃与FeS反应生成FeS₂O₃与H₂S，反应由于生成硫化氢，不能说明FeS溶解性更强；
（6）由流程图可知，最终腐蚀产物为Fe₂O₃与FeS₂O₃；
硫化氢与硫酸铜反应生成硫化铜沉淀与硫酸．

解答 解：I．（1）原子的电子层数越多，其原子半径越大，相同周期的元素中，原子半径随着原子序数的增大而减小，所以原子半径最大的元素是C元素，其最外层电子排布式为2S²2P²；
非金属的非金属性越强，其氢化物越稳定、其最高价氧化物的水化物酸性越强、单质的氧化性越强等，
A．在NO₂中氧元素显负价，氮元素显正价，说明氮气的氧化性小于氧气，则O元素的非极性大于N元素，故正确；
B．H₂O的热稳定性比NH₃的稳定，则O元素的非金属性大于N元素，故正确；
C．常温下H₂O是液态而NH₃是气态不能说明O元素的非金属性大于N元素，故错误；
D．O₂比N₂易液化不能说明O元素的非金属性大于N元素，故错误；
故答案为：2S²2P²；AB；
（2）碱性条件下，铵根离子和氢氧根离子反应生成一水合氨，一水合氨不稳定易分解生成氨气和水，所以其离子方程式为：NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O=NH₃↑+H₂O，
故答案为：NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O=NH₃↑+H₂O，发生跑氨现象；
II：（3）反应前后气体的体积不变，用平衡时H₂、H₂S的物质的量代替浓度计算，故该反应的平衡常数k=$\frac{c（{H}_{2}S）}{c（{H}_{2}）}$=$\frac{3mol}{3mol}$=1，
A．该反应正反应是吸热反应，温度升高平衡向正反应移动，平衡常数增大，图象与实际相符合，故A正确；
B．增大压强平衡不移动，但容器体积减小，硫化氢的浓度增大，故B正确；
C．升高温度反应速率加快，图象中正反应速率不变，故C错误；
D．增大硫化氢的浓度，等效为增大压强，平衡不移动，各组分的含量不变，图象与实际不相符，故D错误；
故答案为：1；AB；
（4）由流程图可知，反应I中铁与硫化氢、氧气反应生成FeS与水，反应方程式为：2Fe+2H₂S+O₂=2FeS+2H₂O，
故答案为：2Fe+2H₂S+O₂=2FeS+2H₂O；
（5）由电离平衡常数可知，H₂S₂O₃属于弱酸，Na₂S₂O₃为强碱弱酸盐，溶液呈碱性；
阳离子带的电离等于阴离子带的电离，故c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（S₂O₃^2-）+c（HS₂O₃^-）+c（OH-）；
反应Ⅳ是H₂S₂O₃与FeS反应生成FeS₂O₃与H₂S，方程式为：H₂S₂O₃+FeS=FeS₂O₃+H₂S↑，符合复分解反应，反应能进行由于生成硫化氢气体，不能说明FeS溶解性更强，
故答案为：碱；c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（S₂O₃^2-）+c（HS₂O₃^-）+c（OH-）；复分解反应；不能；
（6）由流程图可知，最终腐蚀产物为Fe₂O₃、FeS₂O₃；
硫化氢与硫酸铜反应生成硫化铜沉淀与硫酸，反应离子方程式为：Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺，
故答案为：Fe₂O₃、FeS₂O₃；Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺．

点评 本题考查化学工艺流程、化学平衡常数、化学平衡影响因素等常用化学用语、盐类水解等，题目综合性较大，难度中等，是对学生综合能力的考查，是一道不错的能量考查题目．