Question

Ⅰ．以硫鐵礦為原料制取硫酸的生產中排出的廢水對環(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，采用化學沉降法處理含砷廢水，相關數(shù)據如下表．
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準

污染物	H2SO4	As元素
濃度	28.42g/L	1.6g?L-1
排放標準	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”研究在世界上相當普遍，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CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g），△H=

-524.8

kJ?mol^-1．
標準狀況下的煤炭氣（CO、H₂）33.6L與氧氣完全反應生成CO₂和H₂O，反應過程中轉移

3

mol e^-．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）依據圖表中的硫酸質量濃度換算 物質的量計算得到；
（2）依據難溶物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Ksp越小，先生成沉淀，依據溶度積常數(shù)計算得到兩種濃度；
Ⅱ、根據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
三個熱化學方程式，利用蓋斯定律，將①-③可得反應CO（g）+H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g）+CO₂（g）的反應熱，根據CO、H₂參加的量計算轉移的電子數(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Ksp大小可以得到，Ksp（FeAsO₄ ）小，反應過程中Fe³⁺先析出沉淀；依據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^-1三個熱化學方程式，利用蓋斯定律，將①-③可得反應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的量的CO、H₂燃燒轉移的電子數(shù)目相等，所以標準狀況下CO、H₂33.6L與氧氣反應生成CO₂和H₂O轉移的電子的物質的量為：

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，熱化學方程式的書寫，蓋斯定律的計算應用，題目難度中等．