Question

中國尿素合成塔（尿塔）使用壽命僅為歐美國家的

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．為此北京鋼鐵研究 院對四川瀘天化尿塔腐蝕過程進行研究，得出下列腐蝕機理：

（1）H₂S來自合成尿素的天然氣．在380K、體積為2L的密閉容器中，存在如下反應：H₂（g）+S（s）?H₂S（g）△H═+21.5kJ/mol．反應達到平衡時H₂、S、H₂ S的物質的量均為3mol，則380K時該反應的化學平衡常數為

 

；下列對該反應分析正確的是

 

（填字母序號）．

（2）在反應I中發(fā)生的化學反應為

 

．
（3）研究發(fā)現反應II是分別以Fe、FeS為電極，以水膜為電解質溶液的電化學腐蝕，其 負極為

 

；
已知：Fe（s）+S（s）═FeS（s）△H₁═-2.5akJ/mol；S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₂═-5akJ/mol9；
4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H₃═-6akJ/mol？則反應II的熱化學方程式為

 

（4）已知H₂S₂O₃的K₁=2.2×10^-1、K₂=2.8×10^-2．Na₂S₂O₃水溶液呈

 

性，該 溶液中電荷守恒式為

 

；反應IY的反應類型為

 

；該反應

 

（填“能”或“不能”） 說明FeS溶解性強于FeS₂O₃
（5）瀘天化尿塔的最終腐蝕產物為

 

；為了有效防腐，北鋼建議瀘天化在生產中用 CuSO₄溶液“脫硫（H₂S）”，其中涉及的離子方程式為

 

．

Answer 1

分析：（1）反應前后氣體的體積不變，用平衡時H₂、H₂S的物質的量代入平衡常數表達式k=

c(H2S)

c(H2)

計算；
A．該反應正反應是吸熱反應，溫度升高平衡向正反應移動，平衡常數增大；
B．增大壓強平衡不移動，但容器體積減小；
C．升高溫度反應速率加快；
D．增大硫化氫的濃度，等效為增大壓強，平衡不移動，各組分的含量不變；
（2）由流程圖可知，反應I中鐵與硫化氫、氧氣反應生成FeS與水；
（3）由流程圖可知，反應II中FeS與氧氣反應生成氧化鐵與二氧化硫，原電池負極發(fā)生氧化反應；
根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當的系數進行加減構造目標熱化學方程式；
（4）由電離平衡常數可知，H₂S₂O₃屬于弱酸，Na₂S₂O₃為強堿弱酸鹽，溶液呈堿性；
陽離子帶的電離等于陰離子帶的電離，結合溶液中含有的離子書寫；
反應Ⅳ是H₂S₂O₃與FeS反應生成FeS₂O₃與H₂S，反應由于生成硫化氫，不能說明FeS溶解性更強；
（5）由流程圖可知，最終腐蝕產物為Fe₂O₃與FeS₂O₃；
硫化氫與硫酸銅反應生成硫化銅沉淀與硫酸．

解答：解：（1）反應前后氣體的體積不變，用平衡時H₂、H₂S的物質的量代替濃度計算，故該反應的平衡常數k=

c(H2S)

c(H2)

=

3mol

3mol

=1，
A．該反應正反應是吸熱反應，溫度升高平衡向正反應移動，平衡常數增大，圖象與實際相符合，故A正確；
B．增大壓強平衡不移動，但容器體積減小，硫化氫的濃度增大，故B正確；
C．升高溫度反應速率加快，圖象中正反應速率不變，故C錯誤；
D．增大硫化氫的濃度，等效為增大壓強，平衡不移動，各組分的含量不變，圖象與實際不相符，故D錯誤；
故答案為：1；AB；
（2）由流程圖可知，反應I中鐵與硫化氫、氧氣反應生成FeS與水，反應方程式為：2Fe+2H₂S+O₂=2FeS+2H₂O，
故答案為：2Fe+2H₂S+O₂=2FeS+2H₂O；
（3）由流程圖可知，反應II中FeS與氧氣反應生成氧化鐵與二氧化硫，FeS發(fā)生氧化反應，為負極；
已知：①Fe（s）+S（s）═FeS（s）△H₁═-2.5akJ/mol；
②S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₂═-5akJ/mol9；
③4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H₃═-6akJ/mol
根據蓋斯定律，③-①×4+②×4得：4FeS（s）+7O₂（g）═2Fe₂O₃（s）+4SO₂（g）△H=-16akJ/mol
故答案為：4FeS（s）+7O₂（g）═2Fe₂O₃（s）+4SO₂（g）△H=-16akJ/mol；
（4）由電離平衡常數可知，H₂S₂O₃屬于弱酸，Na₂S₂O₃為強堿弱酸鹽，溶液呈堿性；
陽離子帶的電離等于陰離子帶的電離，故c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（S₂O₃^2-）+c（HS₂O₃^-）+c（OH-）；
反應Ⅳ是H₂S₂O₃與FeS反應生成FeS₂O₃與H₂S，方程式為：H₂S₂O₃+FeS=FeS₂O₃+H₂S↑，符合復分解反應，反應能進行由于生成硫化氫氣體，不能說明FeS溶解性更強，
故答案為：堿；c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（S₂O₃^2-）+c（HS₂O₃^-）+c（OH-）；復分解反應；不能；
（5）由流程圖可知，最終腐蝕產物為Fe₂O₃、FeS₂O₃；
硫化氫與硫酸銅反應生成硫化銅沉淀與硫酸，反應離子方程式為：Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺，
故答案為：Fe₂O₃、FeS₂O₃；Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺．

點評：本題考查化學工藝流程、化學平衡常數、化學平衡影響因素、熱化學方程式等常用化學用語、鹽類水解等，題目綜合性較大，難度中等，是對學生綜合能力的考查，是一道不錯的能量考查題目．