Question

中國尿素合成塔(尿塔)使用壽命僅為歐美國家的1/4。為此北京鋼鐵研究 院對四川瀘天化尿塔腐蝕過程進行研究，得出下列腐蝕機理：

(1)H₂S來自合成尿素的天然氣。在380 K、體積為2 L的密閉容器中，存在如下反應_：H₂(g)＋S(s)H₂S(g)   △H=＋21．6kJ·mol^－1。反應達到平衡時H₂、S、H₂ S的物質的量均為3 mol，則380 K時該反應的化學平衡常數為______；下列對該反應分析正確的是______(填字母序號)。

(2)在反應I中發生的化學反應為______。

(3)研究發現反應II是分別以Fe、FeS為電極，以水膜為電解質溶液的電化學腐蝕，其 負

極為______；

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

則反應II的熱化學方程式為_____                                          

(4)已知H₂S₂O₃的K₁=2．2×10^-1、K₂=2．8×10^-2。Na₂S₂O₃水溶液呈______性，該 溶液中電荷守恒式為_____                                                        ；反應IY的反應類型為______          ；該反應______(填“能”或“不能”） 說明FeS溶解性強于FeS₂O₃

(5)瀘天化尿塔的最終腐蝕產物為______；為了有效防腐，北鋼建議瀘天化在生產中用 CuSO₄溶液“脫硫(H₂S)”，其中涉及的離子方程式為

__________________                                                   

 

Answer 1

【答案】

（1）除去鐵釘表面的鐵銹；（2）⑤①④②③（3）4Fe＋3O₂＋6H₂O=4Fe(OH)₃；吸入導管內的品紅溶液；（4）鐵釘的表面積（溫度、催化劑）（5）①溶液的酸性太強，鐵容易發生析氫腐蝕；

②6．0<PH≤6．5  ③配置不同濃度的NaCl溶液；

【解析】

試題分析：（1）反應前后氣體的體積不變，用平衡時H₂、H₂S的物質的量代替濃度計算，故該反應的平衡常數k===1；A．該反應正反應是吸熱反應，溫度升高平衡向正反應移動，平衡常數增大，圖象與實際相符合，正確；B．增大壓強平衡不移動，但容器體積減小，硫化氫的濃度增大，正確；C．升高溫度反應速率加快，圖象中正反應速率不變，錯誤；D．增大硫化氫的濃度，等效為增大壓強，平衡不移動，各組分的含量不變，圖象與實際不相符，錯誤；（2）由流程圖可知，反應I中鐵與硫化氫、氧氣反應生成FeS與水，反應方程式為：2Fe+2H₂S+O₂=2FeS+2H₂O；（3）由流程圖可知，反應II中FeS與氧氣反應生成氧化鐵與二氧化硫，FeS發生氧化反應，為負極；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

根據蓋斯定律，③-①×4+②×4得：4FeS（s）+7O₂（g）═2Fe₂O₃（s）+4SO₂（g）△H=-16akJ/mol

（4）由電離平衡常數可知，H₂S₂O₃屬于弱酸，Na₂S₂O₃為強堿弱酸鹽，溶液呈堿性；

陽離子帶的電離等于陰離子帶的電離，故c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（S₂O₃^2-）+c（HS₂O₃^-）+c（OH-）；

反應Ⅳ是H₂S₂O₃與FeS反應生成FeS₂O₃與H₂S，方程式為：H₂S₂O₃+FeS=FeS₂O₃+H₂S↑，符合復分解反應，反應能進行由于生成硫化氫氣體，不能說明FeS溶解性更強，（5）由流程圖可知，最終腐蝕產物為Fe₂O₃、FeS₂O₃；硫化氫與硫酸銅反應生成硫化銅沉淀與硫酸，反應離子方程式為：Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺。

考點：化學平衡常數的含義；金屬的電化學腐蝕與防護；難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質．