题目内容

化学一化学与技术
工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:
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请回答下列问题:
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为
C0+H2O(g)?CO2+H2   t℃时,向 1L密闭容器中充入0.2molCO和0.3mol水蒸气.反应达到平衡后,体系中c(H2)=0.12mol?L-1,该温度下此反应的平衡常数K=
 
 (填计算结果).
(2)合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0.下表为不同温度下该反应的平衡常数.由此可推知,表中T1
 
573K (填“>”、“<”或“=”
 T/K  T1  573  T2
 K  1.00×107  2.45×105  1.88×103
(3)废水中的N、P元素是造成水体富营养化的关键因素,化工厂排放的废水中常含有较多的NH4+和PO43-,一般可以通过两种方法将其除去.
①方法一:将Ca(OH)2或CaO投加到待处理的废水中,生成磷酸钙从而进行回收.当处理后的废水中c(Ca2+)=2×10-7mol/L时,处理后的废水中c(PO43-)≤
 
mol/L.(已知Ksp[Ca3(PO42]=2×10-33
②方法二:在废水中加入镁矿工业废水,就可以生成髙品位的磷矿石一鸟粪石,反应的离子方程式为Mg2++NH4++PO43-═MgNH4PO4↓.该方法中需要控制污水的pH为7.5?10,若pH高于10.7,鸟粪石的产量会大大降低.其原因可能为
 
,与方法一相比,方法二的优点为
 
分析:(1)根据平衡常数表达式结合三行式计算化学平衡常数;
(2)对于放热反应,温度越高,K越小,反之越大;
(3)①根据沉淀溶解平衡常数Ksp表达式进行计算;
②根据化学平衡移动原理以及各种方案的差距之处来回答.
解答:解:(1)C0+H2O(g)?CO2+H2
初始浓度:0.2  0.3     0    0
变化浓度:0.12  0.12   0.12  0.12
平衡浓度:0.08   0.28   0.12  0.12
化学平衡常数K=
c(H2)?c(CO2)
c(CO)?c(H2O)
=
0.12×0.12
0.08×0.28
=1,
故答案为:1;
(2)该反应是放热反应,对于放热反应,温度越高,K越小,T1<573K,
故答案为:<;
(3)①Ca3(PO42沉淀溶解平衡常数Ksp=c(Ca2+3?c(PO42-2=2×10-33,当处理后的废水中c(Ca2+)=2×10-7mol/L时,处理后的废水中c(PO43-)=
Ksp
c(Ca2+)3
=
2×10-33
23×10-21
=5×10-5mol/L,故答案为:5×10-7
②根据离子方程式为Mg2++NH4++PO43-═MgNH4PO4↓,若pH高于10.7,液中的镁离子、铵根离子会和氢氧根离子之间反应,平衡向着逆反应方向移动,鸟粪石的产量会大大降低,与方法一相比,方法二能同时除去废水中的氨,充分利用了镁矿工业废水,
故答案为:若pH高于10.7,液中的镁离子、铵根离子会和氢氧根离子之间反应,平衡向着逆反应方向移动;能同时除去废水中的氨,充分利用了镁矿工业废水.
点评:本题涉及化学平衡的计算以及化学平衡的移动等方面的知识,属于综合知识的考查题,难度不大.
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