题目内容
Ⅰ．以硫铁矿为原料制取硫酸的生产中排出的废水对环境危害极大．酸性废水中砷元素含量极高，为控制砷的排放，采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如下表．
表1．几种砷酸盐的Ksp
表2．工厂污染物排放浓度及允许排放标准
回答以下问题：
（1）该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c（H2SO4）=
（2）写出难溶物Ca3（AsO4）2的Ksp表达式：Ksp[Ca3（AsO4）2]=
Ⅱ．“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出了热值高达122500～16000kJ?m-3的煤炭气，其主要成分是CO和H2．CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛．
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
则反应CO（g）+H2（g）+O2（g）=H2O（g）+CO2（g），△H=
标准状况下的煤炭气（CO、H2）33.6L与氧气完全反应生成CO2和H2O，反应过程中转移
表1．几种砷酸盐的Ksp
| 难溶物 | Ksp |
| Ca3（AsO4）2 | 6.8×10-19 |
| AlAsO4 | 1.6×10-16 |
| FeAsO4 | 5.7×10-21 |
| 污染物 | H2SO4 | As元素 |
| 浓度 | 28.42g/L | 1.6g?L-1 |
| 排放标准 | pH 6～9 | 0.5mg?L-1 |
（1）该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c（H2SO4）=
0.29
0.29
mol?L-1．（2）写出难溶物Ca3（AsO4）2的Ksp表达式：Ksp[Ca3（AsO4）2]=
c3（Ca2+）?c2 （AsO43-）
c3（Ca2+）?c2 （AsO43-）
，若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol?L-1，c（AsO43-）的最大是5.7×10-17
5.7×10-17
mol?L-1．Ⅱ．“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出了热值高达122500～16000kJ?m-3的煤炭气，其主要成分是CO和H2．CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛．
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
则反应CO（g）+H2（g）+O2（g）=H2O（g）+CO2（g），△H=
-524.8
-524.8
kJ?mol-1．标准状况下的煤炭气（CO、H2）33.6L与氧气完全反应生成CO2和H2O，反应过程中转移
3
3
mol e-．分析：Ⅰ、（1）依据图表中的硫酸质量浓度换算 物质的量计算得到；
（2）依据难溶物Ca3（AsO4）2的Ksp的概念是沉淀溶解平衡中的两种浓度幂次方乘积；依据Ksp越小，先生成沉淀，依据溶度积常数计算得到两种浓度；
Ⅱ、根据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
三个热化学方程式，利用盖斯定律，将①-③可得反应CO（g）+H2（g）+O2（g）═H2O（g）+CO2（g）的反应热，根据CO、H2参加的量计算转移的电子数目；
（2）依据难溶物Ca3（AsO4）2的Ksp的概念是沉淀溶解平衡中的两种浓度幂次方乘积；依据Ksp越小，先生成沉淀，依据溶度积常数计算得到两种浓度；
Ⅱ、根据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
三个热化学方程式，利用盖斯定律，将①-③可得反应CO（g）+H2（g）+O2（g）═H2O（g）+CO2（g）的反应热，根据CO、H2参加的量计算转移的电子数目；
解答：解：Ⅰ．（1）图表中硫酸浓度为28.42g/L，换算物质的量浓度=
=0.29mol/L；
故答案为：0.29；
（2）难溶物Ca3（AsO4）2的沉淀溶解平衡为：Ca3（AsO4）2（s）?3Ca2++2AsO43-；溶度积Ksp=c3（Ca2+）?c2 （AsO43-）；若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol?L-1，依据Ksp大小可以得到，Ksp（FeAsO4 ）小，反应过程中Fe3+先析出沉淀；依据Ksp（FeAsO4 ）=c（Fe3+）c（AsO43-）=5.7×10-21；Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol?L-1，计算得到 c（AsO43-）=5.7×10-17mol/L；
故答案为：c3（Ca2+）?c2 （AsO43-）；5.7×10-17；
Ⅱ．根据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-1三个热化学方程式，利用盖斯定律，将①-③可得反应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与氧气反应的方程式分别为：2CO++O2
2CO2；2H2+O2
2H2O，从方程式可以看出相同物质的量的CO、H2燃烧转移的电子数目相等，所以标准状况下CO、H233.6L与氧气反应生成CO2和H2O转移的电子的物质的量为：
×2=3mol；
故答案为：-524.8 kJ?mol-1； 3 mol；
| ||
| 1L |
故答案为：0.29；
（2）难溶物Ca3（AsO4）2的沉淀溶解平衡为：Ca3（AsO4）2（s）?3Ca2++2AsO43-；溶度积Ksp=c3（Ca2+）?c2 （AsO43-）；若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol?L-1，依据Ksp大小可以得到，Ksp（FeAsO4 ）小，反应过程中Fe3+先析出沉淀；依据Ksp（FeAsO4 ）=c（Fe3+）c（AsO43-）=5.7×10-21；Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol?L-1，计算得到 c（AsO43-）=5.7×10-17mol/L；
故答案为：c3（Ca2+）?c2 （AsO43-）；5.7×10-17；
Ⅱ．根据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-1三个热化学方程式，利用盖斯定律，将①-③可得反应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与氧气反应的方程式分别为：2CO++O2
| ||
| ||
| 33.6L |
| 22.4L/mol |
故答案为：-524.8 kJ?mol-1； 3 mol；
点评：本题考查了浓度计算，沉淀溶解平衡的溶度积常数计算，热化学方程式的书写，盖斯定律的计算应用，题目难度中等．
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