【題目】金屬釩(V)及其化合物有著廣泛的用途。請回答下列問題:

(1)釩在溶液中的主要聚合狀態(tài)與溶液的pH關系如圖1所示。V2O74-V元素的化合價是________,溶液中VO3-轉化為V2O74-的離子方程式為________

(2)偏釩酸銨是最普通的釩酸鹽,將V2O5溶于碳酸鈉溶液中(有氣體生成),然后加入氯化銨,便可析出偏釩酸銨(NH4VO3),該過程總反應的化學方程式為________;當pH超過8.0時偏釩酸銨會發(fā)生轉化,其原因是溶液中的VO3-轉化為V2O74-、________(請另寫出一點原因)。

(3)NH4VO3在高溫下分解產(chǎn)生的V2O5可作為硫酸工業(yè)中2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=pkJ/mol反應的催化劑,其催化原理如圖2所示。

①過程a和過程b的熱化學方程式為

V2O5(s)+SO2(g)=V2O4(s)+SO3(g) ΔH=qkJ/mol

V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)=2VOSO4(s) ΔH=rkJ/mol

則過程c的熱化學方程式為_________。

T℃時反應2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH>0SO3的轉化率(α)與體系總壓強(p)的關系如圖3所示。T℃時,將2molSO3置于10L密閉容器中,反應達到平衡后,體系總壓強為0.10MPa。則T℃時B點的化學平衡常數(shù)Kc=_________。

(4)全釩液流儲能電池是利用不同價態(tài)離子對的氧化還原反應來實現(xiàn)化學能和電能相互轉化的裝置,其原理如圖4所示。

①充電過程中,右槽溶液顏色逐漸由________色變?yōu)?/span>________色;

②充電時若轉移的電子數(shù)為NA個,則左槽溶液中n(H+)的變化量為______。

【答案】+5 2VO3-+2OH-=V2O74-+H2O V2O5+Na2CO3+2NH4Cl=2NH4VO3+2NaCl+CO2 pH過大,溶液中的NH4+會轉化為NH3·H2O 2VOSO4(s)=V2O5(s)+SO3(g)+SO2(g) H=(p-q-r)kJ/mol 0.00125 1mol

【解析】

(1)根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和等于0分析判斷,根據(jù)圖示,在堿性溶液中VO3-轉化為V2O74-;

(2)V2O5Na2CO3、NH4Cl混合發(fā)生反應產(chǎn)生NH4VO3CO2氣體及NaCl,據(jù)此書寫反應方程式;根據(jù)NH4+OH-不能大量共存分析;

(3)①根據(jù)蓋斯定律,將已知的熱化學方程式疊加,可得待求反應的熱化學方程式;

SO3的平衡轉化率為20%,則反應的三氧化硫為0.4mol,根據(jù)三段式計算平衡時各組分物質的量濃度,根據(jù)平衡壓強,結合氣體的物質的量、計算平衡濃度,帶入平衡常數(shù)表達式K=計算平衡常數(shù);

(4)充電時陽極發(fā)生氧化反應,陰極發(fā)生還原反應,根據(jù)不同價態(tài)離子的顏色判斷;

(1)O元素化合價為-2價,則在V2O74-V元素的化合價是(2×7-4)÷2=+5價;根據(jù)圖示,在堿性溶液中VO3-轉化為V2O74-,轉化的離子方程式是2VO3-+2OH-=V2O74-+H2O

(2)V2O5、Na2CO3NH4Cl混合發(fā)生反應產(chǎn)生NH4VO3、CO2NaCl,反應方程式為:V2O5+Na2CO3+2NH4Cl=2NH4VO3+2NaCl+CO2;根據(jù)圖示可知:當溶液pH810時, VO3-轉化為V2O74-,同時溶液中的NH4+OH-會發(fā)生反應,轉化為弱電解質NH3·H2O;

(3)(i)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=pkJ/mol

(ii)V2O5(s)+SO2(g)=V2O4(s)+SO3(g) ΔH=qkJ/mol

(iii)V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)=2VOSO4(s) ΔH=rkJ/mol

根據(jù)蓋斯定律,①--③得過程iii的反應為:2VOSO4(s)=V2O5(s)+SO3(g)+SO2(g),H=(p-q-r)kJ/mol;

T℃時,將2molSO3置于10L密閉容器中,反應開始時,c(SO3)=2mol÷10L=0.2mol/L,反應達到平衡后,體系總壓強為0.10MPa,此時SO3的平衡轉化率為20%,則反應的三氧化硫的物質的量n(SO3)=2mol×20%=0.4mol,容器體積為10L,則c(SO3)=0.4mol÷10L=0.04mol/L,平衡時c(SO3)=0.2mol/L-0.04mol/L=0.16mol/Lc(SO2)=0.04mol/L,c(O2)=0.02mol/L,則該反應的化學平衡常數(shù)K=mol/L=0.00125mol/L

(4)①在充電時,右側陰極上發(fā)生還原反應,V3+獲得電子變?yōu)?/span>V2+,右側會看到溶液由綠色變?yōu)樽仙?/span>

②充電時右側發(fā)生還原反應:V3++e-=V2+,每轉移1mol電子,右側正電荷數(shù)目減少NA個,所以轉移的電子數(shù)為NA個,溶液中H+會通過質子交換膜由左側進入右側,則左槽n(H+)的變化量為1mol。

練習冊系列答案
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①下列敘述正確的是_______。

.在使用過程中,K+流向Zn

.使用過程中,電子由極經(jīng)外電路流向

是負極,是正極

電極發(fā)生還原反應,電極發(fā)生氧化反應

②寫出電池的總反應式:________________________________________________________________ 。

③使用時,電解質溶液的________。

(2)鉛蓄電池是典型的可充型電池,電池總反應式為:Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O,請回答下列問題:①放電時,正極的電極反應式是 _____________________________________________________________________;

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【題目】下列說法正確的是

A. 乳酸薄荷醇酯()僅能發(fā)生水解、氧化、消去反應

B. 乙醛和丙烯醛()不是同系物,它們與氫氣充分反應后的產(chǎn)物也不是同系物

C. 淀粉和纖維素在酸催化下完全水解后的產(chǎn)物都是葡萄糖

D. CH3COOCH2CH3CH3CH2COOCH3互為同分異構體,1HNMR譜顯示兩者均有三種不同的氫原子且三種氫原子的比例相同,故不能用1HNMR來鑒別

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【題目】圖,CPAE是蜂膠的主要活性成分,也可由咖啡酸合成.下列說法不正確的是

A.咖啡酸分子中所有碳原子可能處在同一個平面上

B.1molCPAE與足量的溴水反應,最多消耗3molBr2

C.1mol苯乙醇在O2中完全燃燒,需消耗10molO2

D.1molCPAE與足量的NaOH溶液反應,最多消耗3molNaOH

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【題目】亞硝酰硫酸是染料、醫(yī)藥等工業(yè)的重要原料;溶于濃硫酸,可在濃硫酸存在時用和濃硝酸反應制得。實驗室用如圖裝置制備少量亞硝酰硫酸(夾持裝置略),并測定產(chǎn)品的純度。

(1)儀器B的名稱____________。

(2)B中產(chǎn)生SO2,其化學方程式為_______________________________________。

(3)三頸燒瓶C中濃硝酸與在濃硫酸作用下反應制得

①實驗前濃硝酸和濃硫酸混合的操作為______________________________________。

C中反應溫度不能太高的原因為___________________________________。

③用冷水浴維持C溫度不變,開始反應較慢,待生成少量后,反應明顯加快,其原因可能是______________________。

(4)測定產(chǎn)品的純度

準確稱取1.5g產(chǎn)品放入錐形瓶中,加入、100.00mL溶液和足量稀硫酸,搖勻充分反應。然后用0.5000mol/L草酸鈉標準溶液滴定,消耗草酸鈉溶液的體積為30.00mL。

已知:

①草酸鈉與高錳酸鉀溶液反應的離子方程式為__________________________________。

②滴定終點的現(xiàn)象為______________________________________________

③亞硝酰硫酸的純度________。[保留三位有效數(shù)字,M(NOSO4H)=127g/mol]

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【題目】亞鐵氰化鉀的化學式為K4[Fe(CN)6],一種用含NaCN廢水合成該化合物的主要工藝流程如圖:

請依據(jù)工藝流程圖中的信息,回答下列問題:

①在“除雜”步驟中棄渣的主要成分為________(填化學式)

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上述反應中S2O82-斷裂的共價鍵類型為___(填“σ鍵”或“π鍵”),每生成0.3molMnO4-,過硫酸根中斷裂的共價鍵數(shù)目為_____NA。

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