Question

化學(xué)一化學(xué)與技術(shù)
工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，制取氫氣的一個(gè)反應(yīng)為_：
C0+H₂O（g）?CO₂+H₂   t℃時(shí)，向 1L密閉容器中充入0.2molCO和0.3mol水蒸氣．反應(yīng)達(dá)到平衡后，體系中c（H₂）=0.12mol?L^-1，該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

 （填計(jì)算結(jié)果）．
（2）合成塔中發(fā)生反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0．下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)．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）廢水中的N、P元素是造成水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵因素，化工廠排放的廢水中常含有較多的NH₄⁺和PO₄^3-，一般可以通過兩種方法將其除去．
①方法一：將Ca（OH）₂或CaO投加到待處理的廢水中，生成磷酸鈣從而進(jìn)行回收．當(dāng)處理后的廢水中c（Ca²⁺）=2×10^-7mol/L時(shí)，處理后的廢水中c（PO₄^3-）≤

 

mol/L．（已知K_sp[Ca₃（PO₄）₂]=2×10^-33）
②方法二：在廢水中加入鎂礦工業(yè)廢水，就可以生成髙品位的磷礦石一鳥糞石，反應(yīng)的離子方程式為Mg²⁺+NH₄⁺+PO₄^3-═MgNH₄PO₄↓．該方法中需要控制污水的pH為7.5?10，若pH高于10.7，鳥糞石的產(chǎn)量會(huì)大大降低．其原因可能為

 

，與方法一相比，方法二的優(yōu)點(diǎn)為

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式結(jié)合三行式計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)；
（2）對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度越高，K越小，反之越大；
（3）①根據(jù)沉淀溶解平衡常數(shù)Ksp表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算；
②根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理以及各種方案的差距之處來回答．

解答：解：（1）C0+H₂O（g）?CO₂+H₂，
初始濃度：0.2  0.3     0    0
變化濃度：0.12  0.12   0.12  0.12
平衡濃度：0.08   0.28   0.12  0.12
化學(xué)平衡常數(shù)K=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

0.12×0.12

0.08×0.28

=1，
故答案為：1；
（2）該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度越高，K越小，T₁＜573K，
故答案為：＜；
（3）①Ca₃（PO₄）₂沉淀溶解平衡常數(shù)Ksp=c（Ca²⁺）³?c（PO₄^2-）²=2×10^-33，當(dāng)處理后的廢水中c（Ca²⁺）=2×10^-7mol/L時(shí)，處理后的廢水中c（PO₄^3-）=

Ksp c(Ca2+)3

=

2×10-33 23×10-21

=5×10^-5mol/L，故答案為：5×10^-7；
②根據(jù)離子方程式為Mg²⁺+NH₄⁺+PO₄^3-═MgNH₄PO₄↓，若pH高于10.7，液中的鎂離子、銨根離子會(huì)和氫氧根離子之間反應(yīng)，平衡向著逆反應(yīng)方向移動(dòng)，鳥糞石的產(chǎn)量會(huì)大大降低，與方法一相比，方法二能同時(shí)除去廢水中的氨，充分利用了鎂礦工業(yè)廢水，
故答案為：若pH高于10.7，液中的鎂離子、銨根離子會(huì)和氫氧根離子之間反應(yīng)，平衡向著逆反應(yīng)方向移動(dòng)；能同時(shí)除去廢水中的氨，充分利用了鎂礦工業(yè)廢水．

點(diǎn)評(píng)：本題涉及化學(xué)平衡的計(jì)算以及化學(xué)平衡的移動(dòng)等方面的知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查題，難度不大．