Question

Ⅰ．以硫鐵礦為原料制取硫酸的生產(chǎn)中排出的廢水對環(huán)境危害極大．酸性廢水中砷元素含量極高，為控制砷的排放，采用化學(xué)沉降法處理含砷廢水，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表．
表1．幾種砷酸鹽的Ksp  

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

表2．工廠污染物排放濃度及允許排放標(biāo)準(zhǔn)

污染物	H2SO4	As元素
濃度	28.42g/L	1.6g?L-1
排放標(biāo)準(zhǔn)	pH 6～9	0.5mg?L-1

回答以下問題：
（1）該硫酸工廠排放的廢水中硫酸的物質(zhì)的量濃度c（H₂SO₄）=

0.29

 mol?L^-1．
（2）寫出難溶物Ca₃（AsO₄）₂的Ksp表達式：Ksp[Ca₃（AsO₄）₂]=

c³（Ca²⁺）?c² （AsO₄^3-）

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

5.7×10^-17

mol?L^-1．

Ⅱ．“潔凈煤技術(shù)”研究在世界上相當(dāng)普遍，科研人員通過向地下煤層氣化爐中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法，連續(xù)產(chǎn)出了熱值高達122500～16000kJ?m^-3的煤炭氣，其主要成分是CO和H₂．CO和H₂可作為能源和化工原料，應(yīng)用十分廣泛．
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
則反應(yīng)CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g），△H=

-524.8

kJ?mol^-1．
標(biāo)準(zhǔn)狀況下的煤炭氣（CO、H₂）33.6L與氧氣完全反應(yīng)生成CO₂和H₂O，反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移

3

mol e^-．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）依據(jù)圖表中的硫酸質(zhì)量濃度換算 物質(zhì)的量計算得到；
（2）依據(jù)難溶物Ca₃（AsO₄）₂的Ksp的概念是沉淀溶解平衡中的兩種濃度冪次方乘積；依據(jù)Ksp越小，先生成沉淀，依據(jù)溶度積常數(shù)計算得到兩種濃度；
Ⅱ、根據(jù)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
三個熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律，將①-③可得反應(yīng)CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）的反應(yīng)熱，根據(jù)CO、H₂參加的量計算轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目；

解答：解：Ⅰ．（1）圖表中硫酸濃度為28.42g/L，換算物質(zhì)的量濃度=

28.42g 98g/mol

1L

=0.29mol/L；
故答案為：0.29；
（2）難溶物Ca₃（AsO₄）₂的沉淀溶解平衡為：Ca₃（AsO₄）₂（s）?3Ca²⁺+2AsO₄^3-；溶度積Ksp=c³（Ca²⁺）?c² （AsO₄^3-）；若混合溶液中Al³⁺、Fe³⁺的濃度均為1.0×10^-4mol?L^-1，依據(jù)Ksp大小可以得到，Ksp（FeAsO₄ ）小，反應(yīng)過程中Fe³⁺先析出沉淀；依據(jù)Ksp（FeAsO₄ ）=c（Fe³⁺）c（AsO₄^3-）=5.7×10^-21；Fe³⁺的濃度均為1.0×10^-4mol?L^-1，計算得到 c（AsO₄^3-）=5.7×10^-17mol/L；
故答案為：c³（Ca²⁺）?c² （AsO₄^3-）；5.7×10^-17；
Ⅱ．根據(jù)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^-1三個熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律，將①-③可得反應(yīng)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與氧氣反應(yīng)的方程式分別為：2CO++O₂

點燃  .

2CO₂；2H₂+O₂

點燃  .

2H₂O，從方程式可以看出相同物質(zhì)的量的CO、H₂燃燒轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等，所以標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO、H₂33.6L與氧氣反應(yīng)生成CO₂和H₂O轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為：

33.6L

22.4L/mol

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

點評：本題考查了濃度計算，沉淀溶解平衡的溶度積常數(shù)計算，熱化學(xué)方程式的書寫，蓋斯定律的計算應(yīng)用，題目難度中等．