Question

硒(Se)是第四周期ⅥA族元素，是人体内不可或缺的微量元素，其氢化物H₂Se是制备新型光伏太阳能电池、半导体材料和金属硒化物的基础原料。

（1）已知：①2H₂Se(g)+O₂(g)2Se(s)+2H₂O(l)  ΔH₁=a kJ·mol⁻¹

②2H₂(g)+O₂(g)= 2H₂O(l)  ΔH₂=b kJ·mol⁻¹

反应H₂(g)+Se(s)H₂Se(g)的反应热ΔH₃=___________kJ·mol⁻¹(用含a、b的代数式表示)。

（2）T℃时，向一恒容密闭容器中加入3molH₂和lmolSe，发生反应H₂(g)+Se(s)H₂Se(g)。

①下列情况可判断反应达到平衡状态的是___________（填字母）。

a．气体的密度不变        b．υ(H₂)=υ(H₂Se) 

c．气体的压强不变       d．气体的平均摩尔质量不变

②当反应达到平衡后，将平衡混合气体通入气体液化分离器使H₂Se气体转化为液体H₂Se，并将分离出的H₂再次通入发生反应的密闭容器中继续与Se反应时，Se的转化率会提高。请用化学平衡理论解释_________________________________。

③以5小时内得到的H₂Se为产量指标，且温度、压强对H₂Se产率的影响如下图所示：

则制备H₂Se的最佳温度和压强为______________________。

（3）已知常温下H₂Se的电离平衡常数K₁=1.3×10⁻⁴，K₂=5.0×10⁻¹¹，则NaHSe溶液呈___________(填“酸性”或“碱性”)，该溶液中的物料守恒关系式为____________________。

（4）用电化学方法制备H₂Se的实验装置如下图所示：

写出Pt电极上发生反应的电极反应式：_________________________________。

（5）H₂Se在一定条件下可以制备CuSe，已知常温时CuSe的K_sp=7.9×10⁻⁴⁹，CuS的K_sp=1.3×10⁻³⁶，则反应CuS(s)+Se^2-(aq)CuSe(s)+S^2-(aq)的化学平衡常数K=________（保留2位有效数字）。

Answer

(b−a) ad 将分离出的H2重新通入容器中，平衡正向移动，Se的转化率提高 550℃，0.3 MPa 碱性 c(Na+)=c(HSe−)+c(Se2−)+c(H2Se) CO−2e−+H2O=CO2+2H+ 1.6×1012

【解析】

（1）根据盖斯定律求出反应的∆H；

（2）①该反应为气体的总物质的量不变的反应，根据反应达到平衡的判断依据作答；

②分离出的H2重新通入反应容器，会增大反应物中H2的浓度，据此分析对平衡的影响效果；

③结合已知图像分析作答；

（3）HSe− 在溶液中存在电离平衡和水解平衡，根据已知条件求出HSe−的水解平衡常数，进而比较出水解程度与电离程度的相对大小分析，再结合物料守恒作答；

（4）通入CO的Pt电极为原电池的负极，依据原电池原理书写其电极反应式；

（5）根据沉淀转化的化学平衡常数与各沉淀溶度积之间的关系进行计算。

（1）根据盖斯定律可知ΔH3 =(ΔH2−ΔH1)=(b−a)kJ·mol−1，

故答案为(b−a)；

（2）①由于反应前后气体的质量发生了变化，但气体的总物质的量不变，则

a. 建立平衡过程中气体质量增加，容器体积不变，气体密度增大，达到平衡时气体质量不变、气体密度不变，气体的密度不变能说明反应达到平衡状态；

b. υ(H2)= υ(H2Se)没有指明反应速率的方向，υ(H2)= υ(H2Se)不能作为达到平衡的判定依据；

c. 反应过程中在任何时刻压强都不改变，所以压强不变不能作为反应达到平衡的判定依据；

d. 建立平衡过程中气体质量增加，气体物质的量不变，气体的平均摩尔质量增大，达到平衡时气体质量不变，气体的平均摩尔质量不变，气体的平均摩尔质量不变能说明反应达到平衡状态；

故答案为ad；

②将平衡混合气通入气体液化分离器气体H2Se转化为液体H2Se，并将分离出的H2重新通入反应容器，会增大反应物中H2的浓度，平衡正向移动，Se的转化率提高，

故答案为将分离出的H2重新通入容器中，平衡正向移动，Se的转化率提高；

③由于最终是以5小时内得到的H2Se为产量指标，则从图1可知，在550℃时产率最高，所以最适宜的反应温度为550 ℃；由图2可知，反应5小时左右时，压强为0.3 Mpa条件下产率最高，因此最适宜压强为0.3 Mpa，

故答案为550℃，0.3 MPa；

（3）HSe− 在溶液中存在电离平衡和水解平衡，HSe−的水解平衡常数 = ≈7.7×10−11>K2=5.0×10−11，即HSe−的水解能力大于其电离能力，则NaHSe溶液呈碱性，溶液中的物料守恒关系为c(Na+)=c(HSe−)+c(Se2−)+c(H2Se)，

故答案为碱性；c(Na+)=c(HSe−)+c(Se2−)+c(H2Se)；

（4）根据题意，结合装置图，石墨极上Se得到电子发生还原反应生成H2Se，则石墨为正极，Pt为负极，在Pt电极上CO失电子发生氧化反应，电极反应式为CO−2e−+H2O=CO2+2H+，

故答案为CO−2e−+H2O=CO2+2H+；

（5）反应CuS(s)+Se2−(aq)CuSe(s)+S2−(aq)的化学平衡常数K====≈1.6×1012，

故答案为1.6×1012。