Question

1．I：用尿素、氫氧化鈉和水作為溶劑，預(yù)冷至零下 12℃，能將極難溶解的纖維素溶化為粘液．武漢大學(xué)張俐娜教授因此而榮獲美國(guó)2011年度安塞姆•佩恩獎(jiǎng)．
（1）尿素[CO（NH₂）₂]中元素原子半徑最大的原子最外層電子排布式為2S²2P²；能說(shuō)明氧元素原子比氮元素原子得電子能力強(qiáng)的事實(shí)是AB（填選項(xiàng)）．
A．在NO₂中氧元素顯負(fù)價(jià)，氮元素顯正價(jià)　　B．H₂O的熱穩(wěn)定性比NH₃的穩(wěn)定
C．常溫下H₂O是液態(tài)而NH₃是氣態(tài)　　       D．O₂比N₂易液化
（2）尿素在土壤中的脲酶作用下會(huì)水解生成碳酸銨或碳酸氫銨，若與堿性肥料混合施用，會(huì)造成氮元素?fù)p失，請(qǐng)解釋其原因NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O=NH₃↑+H₂O，發(fā)生跑氨現(xiàn)象；
II：中國(guó)尿素合成塔（尿塔）使用壽命僅為歐美國(guó)家的$\frac{1}{4}$．為此北京鋼鐵研究 院對(duì)四川瀘天化尿塔腐蝕過(guò)程進(jìn)行研究，得出下列腐蝕機(jī)理：

（3）H₂S來(lái)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(yīng)：
H₂（g）+S（s）═H₂S（g）　 Q=-21.5kJ/mol．反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H₂、S、H₂S的物質(zhì)的量均為3mol，則380K時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為1；下列對(duì)該反應(yīng)分析正確的是AB（填字母序號(hào)）．

（4）在反應(yīng)I中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為2Fe+2H₂S+O₂=2FeS+2H₂O．
（5）已知H₂S₂O₃的K₁=2.2×10^-1、K₂=2.8×10^-2．Na₂S₂O₃溶液中電荷守恒式為c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（S₂O₃^2-）+c（HS₂O₃^-）+c（OH^-）；反應(yīng)IV的反應(yīng)類型為復(fù)分解反應(yīng)；該反應(yīng)不能（填“能”或“不能”）說(shuō)明FeS溶解性強(qiáng)于FeS₂O₃
（6）瀘天化尿塔的最終腐蝕產(chǎn)物為Fe₂O₃、FeS₂O₃；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Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺．

Answer 1

分析 I．（1）原子的電子層數(shù)越多，其原子半徑越大，相同周期的元素中，原子半徑隨著原子序數(shù)的增大而減�。环墙饘俚姆墙饘傩栽綇�(qiáng)，其氫化物越穩(wěn)定、其最高價(jià)氧化物的水化物酸性越強(qiáng)、單質(zhì)的氧化性越強(qiáng)等；
（2）堿性條件下，銨根離子和氫氧根離子反應(yīng)生成一水合氨，一水合氨不穩(wěn)定易分解生成氨氣和水；
II：（3）反應(yīng)前后氣體的體積不變，用平衡時(shí)H₂、H₂S的物質(zhì)的量代入平衡常數(shù)表達(dá)式k=$\frac{c（{H}_{2}S）}{c（{H}_{2}）}$計(jì)算；
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(dòng)，平衡常數(shù)增大；
B．增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)，但容器體積減��；
C．升高溫度反應(yīng)速率加快；
D．增大硫化氫的濃度，等效為增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，各組分的含量不變；
（4）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；
（5）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(yáng)離子帶的電離等于陰離子帶的電離，結(jié)合溶液中含有的離子書寫；
反應(yīng)Ⅳ是H₂S₂O₃與FeS反應(yīng)生成FeS₂O₃與H₂S，反應(yīng)由于生成硫化氫，不能說(shuō)明FeS溶解性更強(qiáng)；
（6）由流程圖可知，最終腐蝕產(chǎn)物為Fe₂O₃與FeS₂O₃；
硫化氫與硫酸銅反應(yīng)生成硫化銅沉淀與硫酸．

解答 解：I．（1）原子的電子層數(shù)越多，其原子半徑越大，相同周期的元素中，原子半徑隨著原子序數(shù)的增大而減小，所以原子半徑最大的元素是C元素，其最外層電子排布式為2S²2P²；
非金屬的非金屬性越強(qiáng)，其氫化物越穩(wěn)定、其最高價(jià)氧化物的水化物酸性越強(qiáng)、單質(zhì)的氧化性越強(qiáng)等，
A．在NO₂中氧元素顯負(fù)價(jià)，氮元素顯正價(jià)，說(shuō)明氮?dú)獾难趸�性小于氧氣，則O元素的非極性大于N元素，故正確；
B．H₂O的熱穩(wěn)定性比NH₃的穩(wěn)定，則O元素的非金屬性大于N元素，故正確；
C．常溫下H₂O是液態(tài)而NH₃是氣態(tài)不能說(shuō)明O元素的非金屬性大于N元素，故錯(cuò)誤；
D．O₂比N₂易液化不能說(shuō)明O元素的非金屬性大于N元素，故錯(cuò)誤；
故答案為：2S²2P²；AB；
（2）堿性條件下，銨根離子和氫氧根離子反應(yīng)生成一水合氨，一水合氨不穩(wěn)定易分解生成氨氣和水，所以其離子方程式為：NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O=NH₃↑+H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O=NH₃↑+H₂O，發(fā)生跑氨現(xiàn)象；
II：（3）反應(yīng)前后氣體的體積不變，用平衡時(shí)H₂、H₂S的物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算，故該反應(yīng)的平衡常數(shù)k=$\frac{c（{H}_{2}S）}{c（{H}_{2}）}$=$\frac{3mol}{3mol}$=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(dòng)，平衡常數(shù)增大，圖象與實(shí)際相符合，故A正確；
B．增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)，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(yīng)速率加快，圖象中正反應(yīng)速率不變，故C錯(cuò)誤；
D．增大硫化氫的濃度，等效為增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，各組分的含量不變，圖象與實(shí)際不相符，故D錯(cuò)誤；
故答案為：1；AB；
（4）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，
故答案為：2Fe+2H₂S+O₂=2FeS+2H₂O；
（5）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(yáng)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(shuō)明FeS溶解性更強(qiáng)，
故答案為：堿；c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（S₂O₃^2-）+c（HS₂O₃^-）+c（OH-）；復(fù)分解反應(yīng)；不能；
（6）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⁺，
故答案為：Fe₂O₃、FeS₂O₃；Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)工藝流程、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡影響因素等常用化學(xué)用語(yǔ)、鹽類水解等，題目綜合性較大，難度中等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，是一道不錯(cuò)的能量考查題目．