Question

6．濕法煉鋅的冶煉過(guò)程可用如圖1簡(jiǎn)略表示：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）NH₃的空間構(gòu)型是三角錐形．
（2）寫出高溫焙燒ZnS的化學(xué)方程式2ZnS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2ZnO+2SO₂．
（3）已知ZnO屬于兩性氧化物，寫出ZnO與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NaOH+ZnO=Na₂ZnO₂+H₂O．
（4）SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，部分產(chǎn)物可作為工業(yè)原料，其反應(yīng)的離子方程式為3SO₂+2H₂O+2NO₃^-+3Ba²⁺=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺．
（5）圖1焙燒過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生含SO₂、NOx的煙氣，煙氣經(jīng)O₃預(yù)處理后可用CaSO₃懸浮液吸收，當(dāng)用CaSO₃溶液吸收煙氣時(shí)，CaSO₃溶液（pH約為8）中SO₃^2-可將NO₂轉(zhuǎn)化為NO₂^-，其離子方程式為：SO₃^2-+2NO₂+2OH^-=SO₄^2-+2NO₂^-+H₂O．
（6）上述電解過(guò)程中析出鋅的電極反應(yīng)式為[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑．
（7）氨是最重要的化工產(chǎn)品之一．合成氨用的氫氣可以甲烷為原料制得：
CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）．有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖2所示，則CH₄（g）與H₂O（g）反應(yīng)生成CO（g）和H₂（g）的熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1kJ•mol^-1．
（8）某溫度下，向容積為100L的密閉容器中通入4mol NH₃和2molCO₂，發(fā)生2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）反應(yīng)，該反應(yīng)進(jìn)行到40s時(shí)達(dá)到平衡，此時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%．該溫度下此反應(yīng)平衡常數(shù)K的值為2500．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定分子空間構(gòu)型；
（2）焙燒中硫化鋅與氧氣在高溫下反應(yīng)生成氧化鋅和二氧化硫；
（3）ZnO屬于兩性氧化物，ZnO與NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂ZnO₂；
（4）SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成一氧化氮和硫酸鋇；
（5）二氧化氮具有強(qiáng)的氧化性性與二氧化硫在堿性環(huán)境下反應(yīng)生成硫酸根離子和亞硝酸根離子和水；
（6）電解過(guò)程中析出鋅的電極上[Zn（NH₃）₄]²⁺ 得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（7）由圖2可知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol  ①
                   CO₂（g）=CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=+282KJ/mol  ②
                    H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol ③
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
（8）依據(jù)化學(xué)方程式和平衡常數(shù)概念寫出表達(dá)式，注意尿素是固體；根據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，計(jì)算平衡常數(shù)．

解答 解：（1）NH₃分子中氮原子含有3個(gè)共價(jià)鍵和一個(gè)孤電子對(duì)，所以空間構(gòu)型是三角錐型，
故答案為：三角錐型；
（2）由題中信息可知，鋅精礦（主要成分是ZnS）通過(guò)浮選焙燒使它轉(zhuǎn)化為氧化鋅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2ZnS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2ZnO+2SO₂；
故答案為：2ZnS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2ZnO+2SO₂；
（3）ZnO屬于兩性氧化物，ZnO與NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂ZnO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NaOH+ZnO=Na₂ZnO₂+H₂O；
故答案為：2NaOH+ZnO=Na₂ZnO₂+H₂O；
（4）SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成一氧化氮和硫酸鋇，反應(yīng)的離子方程式為3SO₂+2H₂O+2NO₃^-+3Ba²⁺=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，
故答案為：3SO₂+2H₂O+2NO₃^-+3Ba²⁺=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺；
（5）二氧化氮具有強(qiáng)的氧化性性與二氧化硫在堿性環(huán)境下反應(yīng)生成硫酸根離子和亞硝酸根離子和水，離子方程式：SO₃^2-+2NO₂+2OH^-=SO₄^2-+2NO₂^-+H₂O；
故答案為：SO₃^2-+2NO₂+2OH^-=SO₄^2-+2NO₂^-+H₂O；
（6）電解過(guò)程中析出鋅的電極上[Zn（NH₃）₄]²⁺ 得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑，
故答案為：[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑；
（7）由圖2可知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol  ①
                   CO₂（g）=CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=+282KJ/mol  ②
                    H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol ③
將①+②-③×3可得：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=（-846.3KJ/mol）+（+282KJ/mol  ）-（-241.8KJ/mol ）×3=+161.1 kJ•mol^-1，所以CH₄（g）與H₂O（g）反應(yīng)生成CO（g）和H₂（g）的熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1 kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1 kJ•mol^-1；
（8）2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）．依據(jù)化學(xué)方程式和平衡常數(shù)概念寫出平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，向容積為100L的密閉容器中通入4mol NH₃和2molCO₂，該反應(yīng)進(jìn)行到40s時(shí)達(dá)到平衡，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%，消耗二氧化碳濃度0.02mol/L×50%=0.01mol/mol；
                 2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  0.04        0.02         0            0
變化量（mol/L）  0.02         0.01        0           0.01
平衡量（mol/L）   0.02       0.01         0           0.01
K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{0.01}{0.02{\;}^{2}×0.01}$=2500，
故答案為：2500．

點(diǎn)評(píng) 本題為綜合題，考查了熱化學(xué)方程式、方程式、離子方程式的書寫，化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，電解池電極反應(yīng)式的書寫，明確蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的方法、化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式、電解池工作原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．