Question

Ⅰ．以硫铁矿为原料制取硫酸的生产中排出的废水对环境危害极大．酸性废水中砷元素含量极高，为控制砷的排放，采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如下表．
表1．几种砷酸盐的Ksp  

难溶物	Ksp
Ca3（AsO4）2	6.8×10-19
AlAsO4	1.6×10-16
FeAsO4	5.7×10-21

表2．工厂污染物排放浓度及允许排放标准

污染物	H2SO4	As元素
浓度	28.42g/L	1.6g?L-1
排放标准	pH 6～9	0.5mg?L-1

回答以下问题：
（1）该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c（H₂SO₄）=

0.29

 mol?L^-1．
（2）写出难溶物Ca₃（AsO₄）₂的Ksp表达式：Ksp[Ca₃（AsO₄）₂]=

c³（Ca²⁺）?c² （AsO₄^3-）

，若混合溶液中Al³⁺、Fe³⁺的浓度均为1.0×10^-4mol?L^-1，c（AsO₄^3-）的最大是

5.7×10^-17

mol?L^-1．

Ⅱ．“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出了热值高达122500～16000kJ?m^-3的煤炭气，其主要成分是CO和H₂．CO和H₂可作为能源和化工原料，应用十分广泛．
已知：①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1
③C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1
则反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g），△H=

-524.8

kJ?mol^-1．
标准状况下的煤炭气（CO、H₂）33.6L与氧气完全反应生成CO₂和H₂O，反应过程中转移

3

mol e^-．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）依据图表中的硫酸质量浓度换算 物质的量计算得到；
（2）依据难溶物Ca₃（AsO₄）₂的Ksp的概念是沉淀溶解平衡中的两种浓度幂次方乘积；依据Ksp越小，先生成沉淀，依据溶度积常数计算得到两种浓度；
Ⅱ、根据①C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1；②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1；③C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1
三个热化学方程式，利用盖斯定律，将①-③可得反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）的反应热，根据CO、H₂参加的量计算转移的电子数目；

解答：解：Ⅰ．（1）图表中硫酸浓度为28.42g/L，换算物质的量浓度=

28.42g 98g/mol

1L

=0.29mol/L；
故答案为：0.29；
（2）难溶物Ca₃（AsO₄）₂的沉淀溶解平衡为：Ca₃（AsO₄）₂（s）?3Ca²⁺+2AsO₄^3-；溶度积Ksp=c³（Ca²⁺）?c² （AsO₄^3-）；若混合溶液中Al³⁺、Fe³⁺的浓度均为1.0×10^-4mol?L^-1，依据Ksp大小可以得到，Ksp（FeAsO₄ ）小，反应过程中Fe³⁺先析出沉淀；依据Ksp（FeAsO₄ ）=c（Fe³⁺）c（AsO₄^3-）=5.7×10^-21；Fe³⁺的浓度均为1.0×10^-4mol?L^-1，计算得到 c（AsO₄^3-）=5.7×10^-17mol/L；
故答案为：c³（Ca²⁺）?c² （AsO₄^3-）；5.7×10^-17；
Ⅱ．根据①C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1；②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1；③C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1三个热化学方程式，利用盖斯定律，将①-③可得反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）；△H=，=-393.5kJ?mol^-1-131.3kJ?mol^-1=-524.83kJ?mol^-1；CO、H₂与氧气反应的方程式分别为：2CO++O₂

点燃  .

2CO₂；2H₂+O₂

点燃  .

2H₂O，从方程式可以看出相同物质的量的CO、H₂燃烧转移的电子数目相等，所以标准状况下CO、H₂33.6L与氧气反应生成CO₂和H₂O转移的电子的物质的量为：

33.6L

22.4L/mol

×2=3mol；
故答案为：-524.8 kJ?mol^-1；  3 mol；

点评：本题考查了浓度计算，沉淀溶解平衡的溶度积常数计算，热化学方程式的书写，盖斯定律的计算应用，题目难度中等．