学方程式是10Al(s)＋3V2O5(s)==5Al2O3(s)＋6V(s) ΔH＝-5a?3bkJ/mol。 2+
（5）钒液流电池（如下图所示）具有广阔的应用领域和市场前景，该电池中隔膜只允许H通过。电
2+3+2+－3+
池放电时负极是V失去电子转化为V，则电极反应式为V－e== V，电池充电时阳极是原电池正
2+－＋+
极反应的逆反应，则电极反应式是VO－e＋H2O==VO2＋2H。 （6）根据方程式可知该(VO2)2SO4溶液中钒的含量为0.025L?0.1mol/L?2?51g/mol?10.6 g/L。
0.024L考点：考查物质制备工艺流程图的分析与应用
98．(15分)工业生产中产生的SO2、NO直接排放将对大气造成严重污染。利用电化学原理吸收SO2和NO，同时获得 Na2S2O4和 NH4NO3产品的工艺流程图如下(Ce为铈元素)。
请回答下列问题：
－
（1）装置I中生成HSO3的离子方程式为 。
－2－
（2）含硫各微粒(H2SO3、HSO3和SO3)存在于SO2与NaOH溶液反应后的溶液中，它们的物质的量分数ω与溶液pH的关系如下图所示。
图中A为电源的 （填“正”或“负”）极。右侧反应室中发生的主要电极反应式为 。
－－3
（5）已知进人装置Ⅳ的溶液中NO2的浓度为 0.75 mol/L ，要使 1m该溶液中的NO2完全转化为 NH4NO3，需至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的 O2的体积为 L 。 【答案】（15分）
- -（1）SO2 + OH= HSO3
--2-+2+
（2）①BCD； ②HSO3在溶液中存在电离平衡：HSO3SO3 + H ，加入CaCl2溶液后，Ca + 2-+
SO3=CaSO3↓，使电离平衡右移，c(H)增大。
4+3+-+
（3）NO + Ce + H2O = Ce + NO2 +2H
-+-2-3
（4）①正 ②2HSO3 +2H + 2e == S2O4 + 2H2O （5）8.4×10 【解析】 试题分析：（1）根据流程图可知，装置Ⅰ中发生SO2 与NaOH溶液反应生成NaHSO3的反应，则装置I
－
中生成HSO3的离子方程式为SO2 + OH- = HSO3-；
＋－-2-＋＋
= 7时，c(H)=c(OH), c(HSO3)=c(SO3)，根据电荷守恒c(Na)+c(H)=c(OH（2）①A.由图可知，pH
－
)+c(HSO3)+2c(SO3),则溶液中c( Na)>c (HSO3) + c(SO3)，A项错误;B．由图可知，当PH=7时，
-2--＋2-c(HSO3)=c(SO3)，H2SO3的二级电离平衡为HSO3H+SO3,电离平衡常数K2=c(H
＋2--－7
)·c(SO3)÷c(HSO3)≈10,B项正确；C.据图可知，在PH=4～5时，溶液中NaHSO3 的物质的量分
＋＋
数最大，C项正确；D.据图可知当pH = 9时，溶液是Na2SO3 ，溶液中存在电荷守恒，c(Na)+c(H)=c(OH－-2-＋-2-)+c(HSO3)+2c(SO3)，根据物料守恒，c(Na)=2c(HSO3)+2c(SO3)+2c(H2SO3 )，两个关系式联立得：
－－+
c(OH)= c (H) + c(HSO3)+ 2c(H2SO3)，D项正确；选BCD；
2-+2+2-②HSO3-在溶液中存在电离平衡：HSO3-SO3 + H ，加入CaCl2溶液后，Ca + SO3=CaSO3↓，使电离平衡右移，c(H)增大，溶液的PH降低。
4+3+-（3）在装置Ⅱ中，NO与Ce反应生成Ce和NO2，在根据化合价升降相等和电荷守恒、原子守恒配平，－
得出NO被氧化为NO2离子方程式为NO + Ce4+ + H2O = Ce3+ + NO2- +2H+。
（4）①根据电解装置图，左侧反应室Ce失电子生成Ce,发生氧化反应，与电源正极相连；②右端
-2-发生HSO3得电子生成S2O4，再根据电荷守恒和原子守恒配平，则右侧反应室中发生的主要电极反应式为2HSO3- +2H+ + 2e- == S2O42- + 2H2O；
－3-（5）NO2的浓度为0.75mol/L，要使 1m该溶液中的NO2完全转化为 NH4NO3，则失去电子数为：1000×（5-3）×0.75=1500，设消耗标况下氧气的体积为V，根据电子守恒：VL/22.4mol·L×4=1500，解
得V=8400L,则需至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的 O2的体积为8.4×103L。
考点：考查气体的污染与治理，离子浓度的大小比较，影响化学平衡的因素，电解的应用等知识。 99．(14分)CO2和H2可用于合成甲醇和甲醚。 （1）已知①CH3OH(l)＋-1
3+
4+
+
-2-+－2－
①下列说法正确的是 （填标号）。
－2－+
A.pH = 7时，溶液中c( Na) < c (HSO3) + c(SO3)
－7
B.由图中数据，可以估算出H2SO3的第二级电离平衡常数K2≈10 C.为获得尽可能纯的 NaHSO3，应将溶液的pH控制在 4～5为宜
－－+
D.pH = 9时溶液中 c(OH)= c (H) + c(HSO3)+ 2c(H2SO3)
②向pH = 5的NaHSO3溶液中滴加一定浓度的 CaCl2溶液，溶液中出现浑浊，其pH 降为2 ，用化学平衡移动原理解释溶液 pH 降低的原因 。
－
（3）装置Ⅱ中的反应在酸性条件下进行，写出NO被氧化为NO2离子方程式 。
4+
（4）装置Ⅲ的作用之一是再生Ce ，其原理如下图所示。
3－1
O2(g) == CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－725.5 kJ·mol 2第71页 共76页 ◎ 第72页 共76页
1－1
②H2(g)＋O2(g) == H2O(g) ΔH ＝－241.8 kJ·mol
2③H2O(g) == H2O(l) ΔH ＝－44 kJ·mol
则工业上以CO2(g)、H2(g)为原料合成CH3OH(l)，同时生成H2O(l)的热化学方程式为_______。 （2）将CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(l)
已知在投料比n(CO2):n(H2)=1：3的条件下，不同温度、不同压强时，CO2的转化率见下表：
－1
时转化率是55%，说明升高温度，平衡逆向移动，逆反应方向为吸热反应，所以该反应的正反应为放热反应，所以ΔH>0。④在压强为P、温度为500K、投料比n(CO2):n(H2)=1：3的条件下，反应消耗的二者的物质的量的比是1:3，所以反应达平衡状态时H2的转化率为与CO2相同，也是60%，假设反应开始时加入CO2的物质的量是2mol，根据方程式2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(l)可知：每有2molCO2发生反应，会消耗H26mol，产生1mol CH3OCH3(g)，现在CO2反应消耗的物质的量是Δn(CO2)=1mol×0.6=0.6mol，消耗H2的物质的量是Δn(H2)=3mol×0.6=1.8mol,产生CH3OCH3(g)的物质的量是：Δn(CH3OCH3)=1/2Δn(CO2)=0.3mol，平衡时混合气体中CO2的物质的量是n(CO2)=0.4mol， n(H2)=1.2mol，所以CO2体积分数为[0.4mol÷(0.4mol+1.2mol+0.3mol)] = 4/19。（3）以甲醇、空气、KOH溶液为原料可设计成燃料电池，通入甲醇的电极为负极，放电时，负极的电极反应式为CH3OH－8e－－
＋8OH ＝CO32-＋6H2O。
考点：考查热化学方程式的书写、化学平衡状态的判断、平衡常数表达式及计算、物质的平衡含量的计算、燃料电池的电极反应式的书写的知识。 100．（16分）一氧化碳是一种用途广泛的化工基础原料。 （l）在高温下CO可将SO2还原为单质硫。
已知：①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=-566.0kJ/mol ②S(s)+ O2(g)=SO2(g)ΔH=-296.0kJ/mol
请写出CO还原SO2的热化学方程式______ 。 （2）工业土用一氧化碳制取氢气的反应为：CO(g)+H2O(g) CO2(g) +H2(g)。已知420℃时，该反应的化学平衡常数K=9。如果反应开始时，在2L的密闭容器中充入CO和H2O的物质的量都是0.60mol，
-1-1
5min末达到平衡，则此时CO的转化率为_________，H2的平均生成速率为 mol·Lmin，其他条件不变时，升温至520℃，CO的转化率增大，该反应为___________反应（填“吸热”或“放热”）；
（3）CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图
①下列关于上述可逆反应的说法正确的是
A．在恒温、恒容的密闭容器中，当反应混合气体的密度保持不变时反应达平衡状态 B．当v正(CO2)= 3 v逆(H2)，反应达平衡状态 C．当n(CO2):n(H2)=1：3时，反应达平衡状态 D．a > 60%
②上述反应的化学平衡常数的表达式为__________。
③该反应的ΔH 0，原因是 。
④在压强为P、温度为500K、投料比n(CO2):n(H2)=1：3的条件下，反应达平衡状态时H2的转化率为 ，混合气体中CO2的体积分数为 。 （3）以甲醇、空气、KOH溶液为原料可设计成燃料电池：放电时，负极的电极反应式为 。
－1
【答案】（14分）（1）CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH＝－131.9 kJ·mol（2分）
c(CH3OCH3)?c3(H2O)（2）①AD （2分） ② K?（2分） 26c(CO2)?c(H2)③＞ 由表中数据可判断b＜55%，可得温度升高，反应物转化率降低，所以正反应放热。（1+2分） ④60% 4/19 （1+2分）
－－
（3）CH3OH－8e＋8OH ＝CO32-＋6H2O （2分） 【解析】 试题分析：（1）3×（②+③）—①，整理可得：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH＝－131.9
－1
kJ·mol；（2）①A．在恒温、恒容的密闭容器中，该反应的物质不完全是气体，也就是说是气体质量可变的反应，若反应未处于平衡状态，则气体的密度改变，所以当反应混合气体的密度保持不变时反应达平衡状态，正确；B．在任何时刻都存在当3v正(CO2)= v正(H2)，若3 v逆(H2)= v正(H2)/3，用同一物质表示的正反应、逆反应的速率不相等，反应未达平衡状态，错误；C．由于加入的二者的物质的量的比是1:3，反应消耗的比例也是1:3，所以在任何时刻都存在n(CO2):n(H2)=1：3，故不能判断反应达平衡状态，错误；D．由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以在压强不变时，增大压强，平衡向正反应方向移动，所以物质的转化率a > 60%，正确。②化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比。该反应的化学平衡常数的表达式为
c(CH3OCH3)?c3(H2O)K?。③在压强都是1.5 P时，在温度为500 K时，转化率a>60%，在600K26c(CO2)?c(H2) 电池总反应为：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，则c电极是 （填“正极”或“负极”），c电极的反应方程式为 。若用该电池电解精炼铜（杂质含有Ag和Fe），粗铜应该接此电源的___________极（填“c”或“d”），反应过程中析出精铜64g，则上述CH3OH燃料电池，消耗的O2在标况下的体积为 L。
－1
【答案】（16分）（1）2CO(g)+SO2(g) = S(s)+2CO2(g) △H= －270 kJ ·mol （3分）
－1－1
（2）75% （2分）；0.045mol·L·min（2分）；吸热（2分）
-+
（3）负极（2分）；CH3OH-6e+H2O=CO2+6H （3分）；d ；11.2L（2分）。 【解析】
－1
试题分析：（1）①-②，整理可得：2CO(g)+SO2(g) = S(s)+2CO2(g) △H= －270 kJ ·mol；（2）在反应开始时，c(CO)=c(H2O)=0.3mol/L，假设在反应过程中CO转化浓度是x，则平衡时各种物质的浓
22
度是：c(CO)=c(H2O)=(0.3-x)mol/L，c(CO2)=c(H2)=x，由于平衡常数K=9，所以x/(0.3-x)=9，解得
第73页 共76页 ◎ 第74页 共76页
x=0.225mol/L，所以CO的转化率是：φ=(0.225mol/L÷0.3mol/L)×100%=75%；H2的平均生成速率为
V(H－1－1
2)=V(CO)= 0.225mol/L÷5min=0.045mol·L·min；其他条件不变时，升温至520℃，CO的转化率增大，说明升高温度，平衡正向移动。根据平衡移动原理：升高温度，平衡向吸热反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应；（3）由于c电极通入的气体失去电子，发生氧化反应，因此是通入
燃料气体的负极，由于是酸性介质，所以电极反应式是：CH-+
3OH-6e+H2O=CO2+6H。若用该电池电解精炼铜（杂质含有Ag和Fe），粗铜应该接此电源的正极d极，反应过程中析出精铜64g，n(e-)=(64g÷64g/mol)×2=2mol，根据在整个闭合回路中电子转移数目相等，可知上述CH3OH燃料电池，消耗的O2的物质的量是：n(O2)= 2mol÷4=0.5mol，所以在标况下的体积为V(O2)= 0.5mol×22.4L/mol=11.2 L。
考点：考查热化学方程式的书写、化学反应速率和物质的平衡转化率的计算、反应热的判断、原电池、电解池反应原理的应用的知识。
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