Question

【題目】硒(Se)是第四周期ⅥA族元素，是人體內(nèi)不可或缺的微量元素，其氫化物H2Se是制備新型光伏太陽(yáng)能電池、半導(dǎo)體材料和金屬硒化物的基礎(chǔ)原料。

（1）已知：①2H2Se(g)+O2(g)2Se(s)+2H2O(l) ΔH1=a kJ·mol1

②2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) ΔH2=b kJ·mol1

反應(yīng)H2(g)+Se(s)H2Se(g)的反應(yīng)熱ΔH3=___________kJ·mol1(用含a、b的代數(shù)式表示)。

（2）T℃時(shí)，向一恒容密閉容器中加入3molH2和lmolSe，發(fā)生反應(yīng)H2(g)+Se(s)H2Se(g)。

①下列情況可判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___________（填字母）。

a．氣體的密度不變 b．υ(H2)=υ(H2Se)

c．氣體的壓強(qiáng)不變 d．氣體的平均摩爾質(zhì)量不變

②當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，將平衡混合氣體通入氣體液化分離器使H2Se氣體轉(zhuǎn)化為液體H2Se，并將分離出的H2再次通入發(fā)生反應(yīng)的密閉容器中繼續(xù)與Se反應(yīng)時(shí)，Se的轉(zhuǎn)化率會(huì)提高。請(qǐng)用化學(xué)平衡理論解釋_________________________________。

③以5小時(shí)內(nèi)得到的H2Se為產(chǎn)量指標(biāo)，且溫度、壓強(qiáng)對(duì)H2Se產(chǎn)率的影響如下圖所示：

則制備H2Se的最佳溫度和壓強(qiáng)為______________________。

（3）已知常溫下H2Se的電離平衡常數(shù)K1=1.3×104，K2=5.0×1011，則NaHSe溶液呈___________(填“酸性”或“堿性”)，該溶液中的物料守恒關(guān)系式為____________________。

（4）用電化學(xué)方法制備H2Se的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示：

寫出Pt電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式：_________________________________。

（5）H2Se在一定條件下可以制備CuSe，已知常溫時(shí)CuSe的Ksp=7.9×1049，CuS的Ksp=1.3×1036，則反應(yīng)CuS(s)+Se2-(aq)CuSe(s)+S2-(aq)的化學(xué)平衡常數(shù)K=________（保留2位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】(ba) ad 將分離出的H2重新通入容器中，平衡正向移動(dòng)，Se的轉(zhuǎn)化率提高 550℃，0.3 MPa 堿性 c(Na+)=c(HSe)+c(Se2)+c(H2Se) CO2e+H2O=CO2+2H+ 1.6×1012

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律求出反應(yīng)的H；

（2）①該反應(yīng)為氣體的總物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)達(dá)到平衡的判斷依據(jù)作答；

②分離出的H2重新通入反應(yīng)容器，會(huì)增大反應(yīng)物中H2的濃度，據(jù)此分析對(duì)平衡的影響效果；

③結(jié)合已知圖像分析作答；

（3）HSe 在溶液中存在電離平衡和水解平衡，根據(jù)已知條件求出HSe的水解平衡常數(shù)，進(jìn)而比較出水解程度與電離程度的相對(duì)大小分析，再結(jié)合物料守恒作答；

（4）通入CO的Pt電極為原電池的負(fù)極，依據(jù)原電池原理書寫其電極反應(yīng)式；

（5）根據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化的化學(xué)平衡常數(shù)與各沉淀溶度積之間的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。

（1）根據(jù)蓋斯定律可知ΔH3 =(ΔH2ΔH1)=(ba)kJ·mol1，

故答案為(ba)；

（2）①由于反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量發(fā)生了變化，但氣體的總物質(zhì)的量不變，則

a. 建立平衡過程中氣體質(zhì)量增加，容器體積不變，氣體密度增大，達(dá)到平衡時(shí)氣體質(zhì)量不變、氣體密度不變，氣體的密度不變能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

b. υ(H2)= υ(H2Se)沒有指明反應(yīng)速率的方向，υ(H2)= υ(H2Se)不能作為達(dá)到平衡的判定依據(jù)；

c. 反應(yīng)過程中在任何時(shí)刻壓強(qiáng)都不改變，所以壓強(qiáng)不變不能作為反應(yīng)達(dá)到平衡的判定依據(jù)；

d. 建立平衡過程中氣體質(zhì)量增加，氣體物質(zhì)的量不變，氣體的平均摩爾質(zhì)量增大，達(dá)到平衡時(shí)氣體質(zhì)量不變，氣體的平均摩爾質(zhì)量不變，氣體的平均摩爾質(zhì)量不變能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

故答案為ad；

②將平衡混合氣通入氣體液化分離器氣體H2Se轉(zhuǎn)化為液體H2Se，并將分離出的H2重新通入反應(yīng)容器，會(huì)增大反應(yīng)物中H2的濃度，平衡正向移動(dòng)，Se的轉(zhuǎn)化率提高，

故答案為將分離出的H2重新通入容器中，平衡正向移動(dòng)，Se的轉(zhuǎn)化率提高；

③由于最終是以5小時(shí)內(nèi)得到的H2Se為產(chǎn)量指標(biāo)，則從圖1可知，在550℃時(shí)產(chǎn)率最高，所以最適宜的反應(yīng)溫度為550 ℃；由圖2可知，反應(yīng)5小時(shí)左右時(shí)，壓強(qiáng)為0.3 Mpa條件下產(chǎn)率最高，因此最適宜壓強(qiáng)為0.3 Mpa，

故答案為550℃，0.3 MPa；

（3）HSe 在溶液中存在電離平衡和水解平衡，HSe的水解平衡常數(shù) = ≈7.7×1011>K2=5.0×1011，即HSe的水解能力大于其電離能力，則NaHSe溶液呈堿性，溶液中的物料守恒關(guān)系為c(Na+)=c(HSe)+c(Se2)+c(H2Se)，

故答案為堿性；c(Na+)=c(HSe)+c(Se2)+c(H2Se)；

（4）根據(jù)題意，結(jié)合裝置圖，石墨極上Se得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2Se，則石墨為正極，Pt為負(fù)極，在Pt電極上CO失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CO2e+H2O=CO2+2H+，

故答案為CO2e+H2O=CO2+2H+；

（5）反應(yīng)CuS(s)+Se2(aq)CuSe(s)+S2(aq)的化學(xué)平衡常數(shù)K====≈1.6×1012，

故答案為1.6×1012。