Question

中国尿素合成塔(尿塔)使用寿命仅为欧美国家的1/4。为此北京钢铁研究 院对四川泸天化尿塔腐蚀过程进行研究，得出下列腐蚀机理：

(1)H₂S来自合成尿素的天然气。在380 K、体积为2 L的密闭容器中，存在如下反应_：H₂(g)＋S(s)H₂S(g)  △H=＋21．6kJ·mol^－1。反应达到平衡时H₂、S、H₂S的物质的量均为3 mol，则380 K时该反应的化学平衡常数为______；下列对该反应分析正确的是______(填字母序号)。

(2)在反应I中发生的化学反应为______。
(3)研究发现反应II是分别以Fe、FeS为电极，以水膜为电解质溶液的电化学腐蚀，其 负
极为______；
已知：Fe(s)＋S(s)=FeS(s) △H₁=－2．5akJ·mol^－1 
S(s)＋O₂(g)=SO₂(g)  △H₂=－5akJ·mol^－1
4Fe(s)＋3O₂(g)=2Fe₂O₃(s) △H₃=－6akJ·mol^－1
则反应II的热化学方程式为_____                                         
(4)已知H₂S₂O₃的K₁=2．2×10^-1、K₂=2．8×10^-2。Na₂S₂O₃水溶液呈______性，该溶液中电荷守恒式为_____                                                       ；反应IY的反应类型为______         ；该反应______(填“能”或“不能”） 说明FeS溶解性强于FeS₂O₃
(5)泸天化尿塔的最终腐蚀产物为______；为了有效防腐，北钢建议泸天化在生产中用 CuSO₄溶液“脱硫(H₂S)”，其中涉及的离子方程式为
__________________                                                   

Answer 1

（1）除去铁钉表面的铁锈；（2）⑤①④②③（3）4Fe＋3O₂＋6H₂O=4Fe(OH)₃；吸入导管内的品红溶液；（4）铁钉的表面积（温度、催化剂）（5）①溶液的酸性太强，铁容易发生析氢腐蚀；
②6．0<PH≤6．5 ③配置不同浓度的NaCl溶液；

解析试题分析：（1）反应前后气体的体积不变，用平衡时H₂、H₂S的物质的量代替浓度计算，故该反应的平衡常数k===1；A．该反应正反应是吸热反应，温度升高平衡向正反应移动，平衡常数增大，图象与实际相符合，正确；B．增大压强平衡不移动，但容器体积减小，硫化氢的浓度增大，正确；C．升高温度反应速率加快，图象中正反应速率不变，错误；D．增大硫化氢的浓度，等效为增大压强，平衡不移动，各组分的含量不变，图象与实际不相符，错误；（2）由流程图可知，反应I中铁与硫化氢、氧气反应生成FeS与水，反应方程式为：2Fe+2H₂S+O₂=2FeS+2H₂O；（3）由流程图可知，反应II中FeS与氧气反应生成氧化铁与二氧化硫，FeS发生氧化反应，为负极；已知：①Fe（s）+S（s）═FeS（s）△H₁═-2．5akJ/mol；
②S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₂═-5akJ/mol9；
③4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H₃═-6akJ/mol
根据盖斯定律，③-①×4+②×4得：4FeS（s）+7O₂（g）═2Fe₂O₃（s）+4SO₂（g）△H=-16akJ/mol
（4）由电离平衡常数可知，H₂S₂O₃属于弱酸，Na₂S₂O₃为强碱弱酸盐，溶液呈碱性；
阳离子带的电离等于阴离子带的电离，故c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（S₂O₃^2-）+c（HS₂O₃^-）+c（OH-）；
反应Ⅳ是H₂S₂O₃与FeS反应生成FeS₂O₃与H₂S，方程式为：H₂S₂O₃+FeS=FeS₂O₃+H₂S↑，符合复分解反应，反应能进行由于生成硫化氢气体，不能说明FeS溶解性更强，（5）由流程图可知，最终腐蚀产物为Fe₂O₃、FeS₂O₃；硫化氢与硫酸铜反应生成硫化铜沉淀与硫酸，反应离子方程式为：Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺。
考点：化学平衡常数的含义；金属的电化学腐蚀与防护；难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质．