Question

化学一化学与技术
工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

请回答下列问题：
（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为_：
C0+H₂O（g）?CO₂+H₂   t℃时，向 1L密闭容器中充入0.2molCO和0.3mol水蒸气．反应达到平衡后，体系中c（H₂）=0.12mol?L^-1，该温度下此反应的平衡常数K=

 

 （填计算结果）．
（2）合成塔中发生反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0．下表为不同温度下该反应的平衡常数．由此可推知，表中T₁

 

573K （填“＞”、“＜”或“=”

T/K	T1	573	T2
K	1.00×107	2.45×105	1.88×103

（3）废水中的N、P元素是造成水体富营养化的关键因素，化工厂排放的废水中常含有较多的NH₄⁺和PO₄^3-，一般可以通过两种方法将其除去．
①方法一：将Ca（OH）₂或CaO投加到待处理的废水中，生成磷酸钙从而进行回收．当处理后的废水中c（Ca²⁺）=2×10^-7mol/L时，处理后的废水中c（PO₄^3-）≤

 

mol/L．（已知K_sp[Ca₃（PO₄）₂]=2×10^-33）
②方法二：在废水中加入镁矿工业废水，就可以生成髙品位的磷矿石一鸟粪石，反应的离子方程式为Mg²⁺+NH₄⁺+PO₄^3-═MgNH₄PO₄↓．该方法中需要控制污水的pH为7.5?10，若pH高于10.7，鸟粪石的产量会大大降低．其原因可能为

 

，与方法一相比，方法二的优点为

 

．

Answer 1

分析：（1）根据平衡常数表达式结合三行式计算化学平衡常数；
（2）对于放热反应，温度越高，K越小，反之越大；
（3）①根据沉淀溶解平衡常数Ksp表达式进行计算；
②根据化学平衡移动原理以及各种方案的差距之处来回答．

解答：解：（1）C0+H₂O（g）?CO₂+H₂，
初始浓度：0.2  0.3     0    0
变化浓度：0.12  0.12   0.12  0.12
平衡浓度：0.08   0.28   0.12  0.12
化学平衡常数K=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

0.12×0.12

0.08×0.28

=1，
故答案为：1；
（2）该反应是放热反应，对于放热反应，温度越高，K越小，T₁＜573K，
故答案为：＜；
（3）①Ca₃（PO₄）₂沉淀溶解平衡常数Ksp=c（Ca²⁺）³?c（PO₄^2-）²=2×10^-33，当处理后的废水中c（Ca²⁺）=2×10^-7mol/L时，处理后的废水中c（PO₄^3-）=

Ksp c(Ca2+)3

=

2×10-33 23×10-21

=5×10^-5mol/L，故答案为：5×10^-7；
②根据离子方程式为Mg²⁺+NH₄⁺+PO₄^3-═MgNH₄PO₄↓，若pH高于10.7，液中的镁离子、铵根离子会和氢氧根离子之间反应，平衡向着逆反应方向移动，鸟粪石的产量会大大降低，与方法一相比，方法二能同时除去废水中的氨，充分利用了镁矿工业废水，
故答案为：若pH高于10.7，液中的镁离子、铵根离子会和氢氧根离子之间反应，平衡向着逆反应方向移动；能同时除去废水中的氨，充分利用了镁矿工业废水．

点评：本题涉及化学平衡的计算以及化学平衡的移动等方面的知识，属于综合知识的考查题，难度不大．