Question

20．发生在天津港“8•12”特大火灾爆炸事故，再一次引发了人们对环境问题的关注．
（1）为了减少空气中SO₂的排放，常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料．
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
则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）；△H=+13l.30kJ•mol^-1．
（2）由于CaC₂、金属钠、金属钾等物质能够跟水反应给灾后救援工作带来了很多困难．如果在实验室，你处理金属钠着火的方法是用沙土扑灭．
（3）事故发生后，爆炸中心区、爆炸区居民楼周边以及海河等处都受到了严重的氰化物污染．处理NaCN的方法是：用NaClO在碱性条件下跟NaCN反应生成无毒害的物质，试写出该反应的离子反应方程式2OH^-+2CN^-+5ClO^-=2CO₃^2-+5Cl^-+H₂O+N₂↑．
（4）电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染．电化学降解NO${\;}_{3}^{-}$的原理如图所示，电源正极为a（填“a”或“b”）；若总反应为4NO₃^-+4H⁺═5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，则阴极反应式为2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．
（5）欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr₂O₇^2-转化为Cr（OH）₃沉淀除去．
已知在常温下：Ksp[Fe（OH）₂]=1×10^-15、Ksp[Fe（OH）₃]=1×10^-38、Ksp[Cr（OH）₃]=1×10^-23，当离子浓度在1×10^-5mol/L以下时认为该离子已经完全沉淀，请回答：
①相同温度下Fe（OH）₃的溶解度＜Cr（OH）₃的溶解度（填“＞”、“＜”或“=”）
②浓度为0.1mol/L的Fe²⁺与10.0mol/L Cr³⁺同时生成沉淀的pH范围是6.0～7.0．

Answer 1

分析 （1）盖斯定律的内容为：化学反应的反应热值与反应的始态和终态有关，而与反应进行的途径无关；根据盖斯定律，用第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得焦炭与水蒸气反应的热化学方程式；
（2）金属钠可以和水以及空气中的成分：氧气、氮气、二氧化碳之间反应，据此回答；
（3）NaClO在碱性条件下跟NaCN反应生成氮气；双氧水将废水中的CN^-氧化成无毒的物质；
（4）由图示知在Ag-Pt电极上NO₃^-发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则b为负极，a为电源正极；阴极反应是NO₃^-得电子发生还原反应生成N₂，利用电荷守恒与原子守恒知有氢离子参与反应且有水生成；
（5）的溶液PH计算是取Fe²⁺开始沉淀和完全沉淀和Cr³⁺开始沉淀和完全沉淀时计算所得溶液PH的交集，根据Ksp[Fe（OH）₂]=1×10^-15、Ksp[Cr（OH）₃]=1×10^-23的意义以及表达式计算其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，
利用盖斯定律，将②-①可得：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g），△H=（-110.5kJ/mol）-（-241.8kJ/mol）=+13l.3 kJ/mol，
所以焦炭与水蒸气反应的热化学方程式为：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）；△H=+13l.30kJ•mol^-1，
故答案为：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）；△H=+13l.30kJ•mol^-1；
（2）金属钠可以和水以及空气中的成分：氧气、氮气、二氧化碳之间反应，件数钠着火，可以用沙土扑灭，故答案为：用沙土扑灭；
（3）NaClO在碱性条件下跟NaCN反应生成氮气，反应的离子反应方程式：2OH^-+2CN^-+5ClO^-=2CO₃^2-+5Cl^-+H₂O+N₂↑；双氧水将废水中的CN^-氧化成无毒的物质，得到CN^-被氧化后的产物为HCO₃^-（或CO₃^2-）、N₂，
故答案为：2OH^-+2CN^-+5ClO^-=2CO₃^2-+5Cl^-+H₂O+N₂↑；
（4）由图示知在Ag-Pt电极上NO₃^-发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则b为负极，a为电源正极，在阴极反应是NO₃^-得电子发生还原反应生成N₂，利用电荷守恒与原子守恒知有H₂O参与反应且有水生成，所以阴极上发生的电极反应式为：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O，
故答案为：a；2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O；
（5）①根据Ksp[Fe（OH）₃]=1×10^-38、Ksp[Cr（OH）₃]=1×10^-23，溶度积越大，物质的溶解能力强，所以同温度下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时，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时，c（OH^-）=1×10^-8mol/L，pH=6.0，故答案为：6.0～7.0．
故答案为：＜；6.0～7.0．

点评 本题反应热和反应方程式书写电解池及难溶电解质的相关知识，注意知识的归纳和梳理是关键，难度中等．