Question

20．發(fā)生在天津港“8•12”特大火災爆炸事故，再一次引發(fā)了人們對環(huán)境問題的關注．
（1）為了減少空氣中SO₂的排放，常采取的措施是將煤轉化為清潔氣體燃料．
已知：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-241.8kJ•mol^-1
C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₂=-110.5kJ•mol^-1
則焦炭與水蒸氣反應生成CO的熱化學方程式為：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）；△H=+13l.30kJ•mol^-1．
（2）由于CaC₂、金屬鈉、金屬鉀等物質能夠跟水反應給災后救援工作帶來了很多困難．如果在實驗室，你處理金屬鈉著火的方法是用沙土撲滅．
（3）事故發(fā)生后，爆炸中心區(qū)、爆炸區(qū)居民樓周邊以及海河等處都受到了嚴重的氰化物污染．處理NaCN的方法是：用NaClO在堿性條件下跟NaCN反應生成無毒害的物質，試寫出該反應的離子反應方程式2OH^-+2CN^-+5ClO^-=2CO₃^2-+5Cl^-+H₂O+N₂↑．
（4）電化學降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染．電化學降解NO${\;}_{3}^{-}$的原理如圖所示，電源正極為a（填“a”或“b”）；若總反應為4NO₃^-+4H⁺═5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，則陰極反應式為2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．
（5）欲降低廢水中重金屬元素鉻的毒性，可將Cr₂O₇^2-轉化為Cr（OH）₃沉淀除去．
已知在常溫下：Ksp[Fe（OH）₂]=1×10^-15、Ksp[Fe（OH）₃]=1×10^-38、Ksp[Cr（OH）₃]=1×10^-23，當離子濃度在1×10^-5mol/L以下時認為該離子已經完全沉淀，請回答：
①相同溫度下Fe（OH）₃的溶解度＜Cr（OH）₃的溶解度（填“＞”、“＜”或“=”）
②濃度為0.1mol/L的Fe²⁺與10.0mol/L Cr³⁺同時生成沉淀的pH范圍是6.0～7.0．

Answer 1

分析 （1）蓋斯定律的內容為：化學反應的反應熱值與反應的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應進行的途徑無關；根據蓋斯定律，用第一個熱化學方程式減去第二個熱化學方程式可得焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式；
（2）金屬鈉可以和水以及空氣中的成分：氧氣、氮氣、二氧化碳之間反應，據此回答；
（3）NaClO在堿性條件下跟NaCN反應生成氮氣；雙氧水將廢水中的CN^-氧化成無毒的物質；
（4）由圖示知在Ag-Pt電極上NO₃^-發(fā)生還原反應，因此Ag-Pt電極為陰極，則b為負極，a為電源正極；陰極反應是NO₃^-得電子發(fā)生還原反應生成N₂，利用電荷守恒與原子守恒知有氫離子參與反應且有水生成；
（5）的溶液PH計算是取Fe²⁺開始沉淀和完全沉淀和Cr³⁺開始沉淀和完全沉淀時計算所得溶液PH的交集，根據Ksp[Fe（OH）₂]=1×10^-15、Ksp[Cr（OH）₃]=1×10^-23的意義以及表達式計算其pH．

解答 解：（1）已知：①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）；△H=-241.81kJ•mol^-1，
②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）；△H=-110.51kJ•mol^-1，
利用蓋斯定律，將②-①可得：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g），△H=（-110.5kJ/mol）-（-241.8kJ/mol）=+13l.3 kJ/mol，
所以焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式為：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）；△H=+13l.30kJ•mol^-1，
故答案為：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）；△H=+13l.30kJ•mol^-1；
（2）金屬鈉可以和水以及空氣中的成分：氧氣、氮氣、二氧化碳之間反應，件數(shù)鈉著火，可以用沙土撲滅，故答案為：用沙土撲滅；
（3）NaClO在堿性條件下跟NaCN反應生成氮氣，反應的離子反應方程式：2OH^-+2CN^-+5ClO^-=2CO₃^2-+5Cl^-+H₂O+N₂↑；雙氧水將廢水中的CN^-氧化成無毒的物質，得到CN^-被氧化后的產物為HCO₃^-（或CO₃^2-）、N₂，
故答案為：2OH^-+2CN^-+5ClO^-=2CO₃^2-+5Cl^-+H₂O+N₂↑；
（4）由圖示知在Ag-Pt電極上NO₃^-發(fā)生還原反應，因此Ag-Pt電極為陰極，則b為負極，a為電源正極，在陰極反應是NO₃^-得電子發(fā)生還原反應生成N₂，利用電荷守恒與原子守恒知有H₂O參與反應且有水生成，所以陰極上發(fā)生的電極反應式為：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O，
故答案為：a；2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O；
（5）①根據Ksp[Fe（OH）₃]=1×10^-38、Ksp[Cr（OH）₃]=1×10^-23，溶度積越大，物質的溶解能力強，所以同溫度下Fe（OH）₃的溶解度 小于Cr（OH）₃的溶解度，Ksp[Fe（OH）₂]=1×10^-15，c（Fe²⁺）=0.1mol/L時，c（OH^-）=1×10^-7mol/L，c（H⁺）=10^-7mol/L，溶液的pH=7.0，Ksp[Cr（OH）₃]=1×10^-23，c（ Cr³⁺）=10.0mol/L時，c（OH^-）=1×10^-8mol/L，pH=6.0，故答案為：6.0～7.0．
故答案為：＜；6.0～7.0．

點評 本題反應熱和反應方程式書寫電解池及難溶電解質的相關知識，注意知識的歸納和梳理是關鍵，難度中等．