Question

【題目】2018年9月26日，第五屆硒博會在恩施州文化中心大劇院開幕。第五屆硒博會主題為“健康中國·硒引天下”。硒(Se)是第四周期第VI A族元素，是人體內不可或缺的微量元素，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重要原料。

(1)已知:①2H2Se(g)+O2(g) 2Se(s)+2H2O(l) △H =a kJ·mol-1

②2H2 (g)+O2(g2H2O(l) △H=b kJ·mol—1

反應H2(g)+ Se(s) H2Se(g)的反應熱△H=______kJ·mol-1(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1 mol Se，發生反應H2 (g)+Se(s)H2Se(g),

①下列情況可判斷反應達到平衡狀態的是_______(填字母代號)。

a. 氣體的密度不變 b. v(H2) =v(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H2Se液體，并將分離出的H2再次通入發生反應的密閉容器中繼續與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，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)工業上從含硒廢料中提取硒的方法是用硫酸和硝酸鈉的混合溶液處理后獲得亞硒酸和少量硒酸，再與鹽酸共熱，硒酸轉化為亞硒酸，硒酸與鹽酸反應的化學方程式為___________，最后通入SO2析出硒單質。

(5) H2 Se在一定條件下可以制備出CuSe，已知常溫時CuSe的Ksp=7.9,CuS的，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】1/2(b-a) ad (移除產物H2Se后)將分離出的氫氣重新通入容器中，平衡正向移動，Se的轉化率提高 550℃、0.3MPa 堿性 c(Na+)=c(HSe-)+c(Se2-)+c(H2Se) 2HCl+H2SeO4H2SeO3+Cl2↑+H2O 1.6×1012

【解析】

（1）運用蓋斯定律對已知熱化學方程式直接進行加加減減，得出總反應式的焓變。（2）平衡建立的判據除了正逆反應速率相等以外，還有“變量不變”。減少生成物，化學平衡會右移。（3）通過比較電離平衡常數和水解常數的相對大小，判斷該溶液的酸堿性。（4）可利用平衡常數定義式得出總反應與所給的兩個溶度積常數間的關系，從而求解。

(1)（②－①）/2即可得：H2(g)+Se(s)H2Se(g)，所以反應H2(g)+ Se(s)H2Se(g)的反應熱△H=1/2(b-a)kJ·mol-1；

(2)①從反應式中可以看出Se是固體，反應物與生成物中氣體的物質的量為1：1，則：氣體密度不變時，各物質的反應速度等于生成速度，a項正確；v(H2)始終等于v(H2Se)，b項錯誤；容器的壓強始終不變，c項錯誤；氣體的平均摩爾質量是一個變量，當氣體的平均摩爾質量不變時則達到平衡狀態，d項正確，所以答案為a、d；

②分離出生成物，生成物濃度降低，平衡會朝著增加生成物濃度的方向移動，氫氣會繼續和硒反應，硒的轉化率提高；

③由圖可知，溫度550℃、壓強0.3 MPa時產率最高；

(3)NaHSe中存在電離平衡HSe-H++Se2-和水解平衡：HSe-+H2OH2Se+OH-，其電離平衡常數K2=5.0×10-11，水解平衡常數為=7.69×10-11，所以水解大于電離，溶液呈堿性；該溶液中鈉原子與硒原子個數比是1：1，則物料守恒表達為：c(Na+)=c(HSe-)+c(Se2-)+c(H2Se)；

(4)根據題中所給的信息，硒的化合價降低，則化合價可以升高的只有氯元素，反應式為：2HCl+H2SeO4H2SeO3+Cl2↑+H2O，注意電荷守恒，不要忘記加熱條件；

(5)將所給的兩個沉淀溶解平衡相減可得總式，所以總式的平衡常數=1.6×1012。