Question

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

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

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

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

a．氣體的密度不變 b．υ(H2)=υ(H2Se)

c．氣體的壓強不變 d．氣體的平均摩爾質量不變

②當反應達到平衡后，將平衡混合氣體通入氣體液化分離器使H2Se氣體轉化為液體H2Se，并將分離出的H2再次通入發(fā)生反應的密閉容器中繼續(xù)與Se反應時，Se的轉化率會提高。請用化學平衡理論解釋_________________________________。

③以5小時內得到的H2Se為產量指標，且溫度、壓強對H2Se產率的影響如下圖所示：

則制備H2Se的最佳溫度和壓強為______________________。

（3）已知常溫下H2Se的電離平衡常數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系式為____________________。

（4）用電化學方法制備H2Se的實驗裝置如下圖所示：

寫出Pt電極上發(fā)生反應的電極反應式：_________________________________。

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

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，Se的轉化率提高 550℃，0.3 MPa 堿性 c(Na+)=c(HSe)+c(Se2)+c(H2Se) CO2e+H2O=CO2+2H+ 1.6×1012

【解析】

（1）根據蓋斯定律求出反應的H；

（2）①該反應為氣體的總物質的量不變的反應，根據反應達到平衡的判斷依據作答；

②分離出的H2重新通入反應容器，會增大反應物中H2的濃度，據此分析對平衡的影響效果；

③結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，根據已知條件求出HSe的水解平衡常數，進而比較出水解程度與電離程度的相對大小分析，再結合物料守恒作答；

（4）通入CO的Pt電極為原電池的負極，依據原電池原理書寫其電極反應式；

（5）根據沉淀轉化的化學平衡常數與各沉淀溶度積之間的關系進行計算。

（1）根據蓋斯定律可知ΔH3 =(ΔH2ΔH1)=(ba)kJ·mol1，

故答案為(ba)；

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

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

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

c. 反應過程中在任何時刻壓強都不改變，所以壓強不變不能作為反應達到平衡的判定依據；

d. 建立平衡過程中氣體質量增加，氣體物質的量不變，氣體的平均摩爾質量增大，達到平衡時氣體質量不變，氣體的平均摩爾質量不變，氣體的平均摩爾質量不變能說明反應達到平衡狀態(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轉化為液體H2Se，并將分離出的H2重新通入反應容器，會增大反應物中H2的濃度，平衡正向移動，Se的轉化率提高，

故答案為將分離出的H2重新通入容器中，平衡正向移動，Se的轉化率提高；

③由于最終是以5小時內得到的H2Se為產量指標，則從圖1可知，在550℃時產率最高，所以最適宜的反應溫度為550 ℃；由圖2可知，反應5小時左右時，壓強為0.3 Mpa條件下產率最高，因此最適宜壓強為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 = ≈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）根據題意，結合裝置圖，石墨極上Se得到電子發(fā)生還原反應生成H2Se，則石墨為正極，Pt為負極，在Pt電極上CO失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為CO2e+H2O=CO2+2H+，

故答案為CO2e+H2O=CO2+2H+；

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

故答案為1.6×1012。