Question

中國尿素合成塔(尿塔)使用壽命僅為歐美國家的1/4。為此北京鋼鐵研究 院對四川瀘天化尿塔腐蝕過程進(jìn)行研究，得出下列腐蝕機(jī)理：

(1)H₂S來自合成尿素的天然氣。在380 K、體積為2 L的密閉容器中，存在如下反應(yīng)_：H₂(g)＋S(s)H₂S(g)   △H=＋21．6kJ·mol^－1。反應(yīng)達(dá)到平衡時H₂、S、H₂ S的物質(zhì)的量均為3 mol，則380 K時該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為______；下列對該反應(yīng)分析正確的是______(填字母序號)。

(2)在反應(yīng)I中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為______。

(3)研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)II是分別以Fe、FeS為電極，以水膜為電解質(zhì)溶液的電化學(xué)腐蝕，其 負(fù)

極為______；

已知：Fe(s)＋S(s)=FeS(s)  △H₁=－2．5akJ·mol^－1 

S(s)＋O₂(g)=SO₂(g)   △H₂=－5akJ·mol^－1

4Fe(s)＋3O₂(g)=2Fe₂O₃(s)  △H₃=－6akJ·mol^－1

則反應(yīng)II的熱化學(xué)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(yīng)IY的反應(yīng)類型為______          ；該反應(yīng)______(填“能”或“不能”） 說明FeS溶解性強(qiáng)于FeS₂O₃

(5)瀘天化尿塔的最終腐蝕產(chǎn)物為______；為了有效防腐，北鋼建議瀘天化在生產(chǎn)中用 CuSO₄溶液“脫硫(H₂S)”，其中涉及的離子方程式為

__________________                                                   

 

Answer 1

【答案】

（1）除去鐵釘表面的鐵銹；（2）⑤①④②③（3）4Fe＋3O₂＋6H₂O=4Fe(OH)₃；吸入導(dǎo)管內(nèi)的品紅溶液；（4）鐵釘?shù)谋砻娣e（溫度、催化劑）（5）①溶液的酸性太強(qiáng)，鐵容易發(fā)生析氫腐蝕；

②6．0<PH≤6．5  ③配置不同濃度的NaCl溶液；

【解析】

試題分析：（1）反應(yīng)前后氣體的體積不變，用平衡時H₂、H₂S的物質(zhì)的量代替濃度計算，故該反應(yīng)的平衡常數(shù)k===1；A．該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡向正反應(yīng)移動，平衡常數(shù)增大，圖象與實際相符合，正確；B．增大壓強(qiáng)平衡不移動，但容器體積減小，硫化氫的濃度增大，正確；C．升高溫度反應(yīng)速率加快，圖象中正反應(yīng)速率不變，錯誤；D．增大硫化氫的濃度，等效為增大壓強(qiáng)，平衡不移動，各組分的含量不變，圖象與實際不相符，錯誤；（2）由流程圖可知，反應(yīng)I中鐵與硫化氫、氧氣反應(yīng)生成FeS與水，反應(yīng)方程式為：2Fe+2H₂S+O₂=2FeS+2H₂O；（3）由流程圖可知，反應(yīng)II中FeS與氧氣反應(yīng)生成氧化鐵與二氧化硫，F(xiàn)eS發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)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(jù)蓋斯定律，③-①×4+②×4得：4FeS（s）+7O₂（g）═2Fe₂O₃（s）+4SO₂（g）△H=-16akJ/mol

（4）由電離平衡常數(shù)可知，H₂S₂O₃屬于弱酸，Na₂S₂O₃為強(qiáng)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(yīng)Ⅳ是H₂S₂O₃與FeS反應(yīng)生成FeS₂O₃與H₂S，方程式為：H₂S₂O₃+FeS=FeS₂O₃+H₂S↑，符合復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)能進(jìn)行由于生成硫化氫氣體，不能說明FeS溶解性更強(qiáng)，（5）由流程圖可知，最終腐蝕產(chǎn)物為Fe₂O₃、FeS₂O₃；硫化氫與硫酸銅反應(yīng)生成硫化銅沉淀與硫酸，反應(yīng)離子方程式為：Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺。

考點：化學(xué)平衡常數(shù)的含義；金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)；難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)．