Question

11．运用所学化学原理，解决下列问题：
（1）氰化物多数易溶于水，有剧毒，其中HCN是易挥发的弱酸，已知：Ka（HCN）=6.17x10^-10．处理含CN^-废水时，用NaOH溶液调节至pH=9时（常温），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．
工业上生产粗硅的热化学方程式为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）．下表为该反应在不同温度时的平衡常数．

温度/	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

该反应的△H＜0（填“＞”、“＜”）；500℃时进行该反应，且CO和H₂O起始浓度相等，CO平衡转化率为75%．
（7）一种新型氢氧燃料电池工作原理如图所示．写出电极A的电极反应式H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O．

Answer 1

分析 （1）处理含CN^-废水时，用NaOH溶液调节至pH=9时（常温），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，则$\frac{c（HCN）×1{0}^{-5}}{c（C{N}^{-}）}$=1.6×10^-5；
（2）由盖斯定律计算，①+②-③得到工业上生产粗硅的热化学方程式；
（3）图表分析可知，随温度升高，平衡常数减小，说明平衡逆向进行，正反应为放热反应；结合化学平衡三段式列式计算一氧化碳的转化率；
（4）装置图可知通入氢气的电极为原电池负极失电子发生氧化反应，在熔融K₂CO₃中生成二氧化碳，结合电子守恒和电荷守恒书写电极反应．

解答 解：（1）处理含CN^-废水时，用NaOH溶液调节至pH=9时（常温），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，则$\frac{c（HCN）×1{0}^{-5}}{c（C{N}^{-}）}$=1.6×10^-5，则c（CN^-）＜c（HCN）；
故答案为：＜；
（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．
由盖斯定律可知，①+②-③得到工业上生产粗硅的热化学方程式为：2C（s）+SiO₂（s）═Si（s）+2CO（g）△H=（a+b-c）kJ•mol^-1；
故答案为：2C（s）+SiO₂（s）═Si（s）+2CO（g）△H=（a+b-c）kJ•mol^-1；
（3）图表数据分析可知，随温度升高，平衡常数减小，说明平衡逆向进行，正反应为放热反应，焓变为负值；
500℃时进行该反应，且CO和H₂O起始浓度相等设为x，一氧化碳消耗物质的量为y，则
              CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）．
起始量（mol）   x       x       0        0
变化量（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平衡转化率=$\frac{y}{x}$×100%=$\frac{3}{4}$×100%=75%；
故答案为：＜；75%；
（4）装置图中通入氢气的电极为原电池负极失电子发生氧化反应，在熔融K₂CO₃中生成二氧化碳，结合电子守恒和电荷守恒可知电极反应为H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O，
故答案为：H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O．

点评 本题考查了热化学方程式书写，原电池电解池原理的分析判断，化学平衡计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．