Question

硒(Se)及其氢化物H₂Se在新型光伏太阳能电池、半导体材料和金属硒化物方面有重要应用。

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

②2H₂O(g)=2H₂(g)+O₂(g) ΔH₂=n kJ·mol⁻¹

③H₂O(g)=H₂O(l) ΔH₃=p kJ·mol⁻¹

反应H₂(g)+Se(s)H₂Se(g)的反应热ΔH=______kJ·mol⁻¹(用含m、n、p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该反应的平衡常数的表达式K＝___________。

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溶液的离子浓度由大到小的顺序为____________________，H₂Se在一定条件下可以制备CuSe，反应CuS(s)+Se²⁻(aq)CuSe(s)+S²⁻(aq)的化学平衡常数K=_____（保留2位有效数字，已知该条件下CuSe的K_sp=7.9×10⁻⁴⁹，CuS的K_sp=1.3×10⁻³⁶）。

(4)用电化学方法制备H₂Se的实验装置如图所示，石墨电极是__________(填正极或负极)，写出Pt电极上发生反应的电极反应式：_________________________________。

Answer

p−(n+m) 移除产物H2Se后，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℃，0.3MPa c(Na+)＞c(HSe−)＞c(OH−)＞c(H+)＞c(Se2−) 1.6×1012 正极 CO-2e−+H2O=CO2+2H+

【解析】

(1)根据盖斯定律进行计算；

(2)①根据化学平衡常数的定义解答；

②根据浓度对化学平衡移动的影响分析解答；

(3)计算HSe−的电离常数和水解常数，比较HSe−的水解程度与电离程度的大小关系，从而确定溶液中离子浓度的大小关系；根据化学平衡常数的定义列式计算；

(4)根据原电池原理分析解答。

(1)已知热化学方程式：①2H2Se(g)+O2(g)2Se(s)+2H2O(l) ΔH1=m kJ·mol−1；②2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ΔH2=n kJ·mol−1；③H2O(g)=H2O(l) ΔH3=p kJ·mol−1；根据盖斯定律可知由即可得：H2(g)+Se(s)H2Se(g)，所以反应H2(g)+Se(s)H2Se(g)的反应热ΔH=p−(n+m)kJ·mol−1；

(2)①化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度幂之积和反应物浓度幂之积的比值，因为Se是固体，故该反应的平衡常数表达式为；

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的转化率提高，原因是：移除产物H2Se后，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由图可知，温度550℃、压强0.3MPa时产率最高；

(3)NaHSe中存在电离平衡HSe−H++Se2−和水解平衡：HSe−+H2OH2Se+OH−，其电离平衡常数K2=5.0×10−11，水解平衡常数为=7.69×10−11，所以HSe−的水解程度大于其电离程度，溶液呈碱性，故NaHSe溶液的离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)＞c(HSe−)＞c(OH−)＞c(H+)＞c(Se2−)；

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

(4)电化学制备的产物是H2Se，由此可知，石墨上Se发生了还原反应，电极反应式为Se+2H+-2e−=H2Se，通入CO的电极为原电池的负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为CO-2e−+H2O=CO2+2H+。