Question

以下是對化學反應變化過程及結果的研究．按要求回答問題：
（1）關于能量變化的研究已知：
①2CH₃OH（1）+3CO₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-akjmol^-
②CH₃OH（1）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（1）△-bkjmol ^-
③H₂O（g）=H₂O（1）△H=-ckjmol^-
則：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=

 

kJ?mol^-1．
（2）關于反應速率和限度的研究
①已知25℃時有關弱酸的電離平衡常數：

弱酸化學式	CH3COOH	HCN	H2CO
電離平衡常數（25℃）	1.8×10-5	4.9×10-10	K1=4.3×10-7  K1=5.6×10-11

則等物質的量濃度的（l）CH₃COONa、②NaCN、③Na₂CO₃、④NaHCO₃溶液的pH由大到小的順序為

 

（填編號）
②已知2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）：△H=-196kjmol，在一個容積為2L的容器中加入2molSO₂和lmol O₂，在某溫度下充分反應，經過30min達到平衡，放出熱量176.94kJ．如果用SO₂表示該反應的反應速率，則v（SO₂）=

 

．
③圖為某溫度下，CuS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分別在溶液中達到沉淀溶解平衡后，溶液的S^2-濃度、金屬陽離子濃度變化情況．如果向三種沉淀中加鹽酸，最先溶解的是

 

．向新生成的ZnS濁液中滴入足量含相同濃度的Cu²⁺、Fe²⁺的溶液，振蕩后，ZnS沉淀會轉化為

 

（填化學式）沉淀．
（3）關于電化學的研究全釩液流電池是一種新型的綠色環保儲能電池．其電池總反應為：VO2++2H++V2+ 

放電

通電

  V³+VO²⁺+H₂O．則充電時陽極反應式為

 

，用此電池電解1L 1mol?L^-1的CuSO₄溶液，當轉移0.1mol電子時，溶液的pH=

 

（不考慮溶液體積變化）．

Answer 1

分析：（1）根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當系數后進行加減構造目標熱化學方程式，反應熱也乘以相應的系數作相應的加減，據此計算判斷；
（2）①根據溶液的酸堿性以及利用鹽類的水解程度比較濃度相同的溶液的pH大小；
②根據2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）：△H=-196kJ/mol，經過30min達到平衡，放出熱量176.94kJ，求出參加反應的二氧化硫，然后再根據v=

△c

△t

求出v（SO₂）；
③根據圖示某溫度下，CuS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分別在溶液中達到沉淀溶解平衡后，溶液的S^2-濃度、金屬陽離子濃度變化情況，結合K_SP的含義從難溶電解質的溶解平衡角度分析進行解答；
（3）充電時，陽極上得電子發生還原反應；用Pt電極電解CuSO₄溶液，發生2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，結合轉移的電子數來計算解答．

解答：解：（1）已知：①2CH₃OH（1）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-akJ/mol
②CH₃OH（1）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（1）△=-bkJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（1）△H=-ckJ/mol
由蓋斯定律可知，①-②×2+③×4得：
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-a-[（-b）×2]+（-c）×4=（-a+2b-4c）kJ/mol，
故答案為：-a+2b-4c；
（2）①等物質的量濃度的下列溶液中，
①CH₃COONa、②NaCN、③Na₂CO₃、④NaHCO₃溶液都是強堿弱酸鹽，水溶液呈堿性，對應酸的酸性越弱水解程度越大，溶液中氫氧根離子濃度越大，PH越大，因H₂CO₃電離K₂=5.6×10^-11＜HCN的K=4.9×10^-10＜H₂CO₃電離K₁=4.3×10^-7＜CH₃COOH的1.8×10^-5，所以，對應酸根離子的水解程度大小為CH₃COO^-＜HCO₃^-＜CN^-＜CO₃^2-，所以溶液pH由大到小的順序③②④①，
故答案為：③②④①；
②2SO₂（g）+O₂（g）?2 SO₃（g），△H=-196kJ/mol，每消耗2mol二氧化硫放出196KJ的熱量，經過30min達到平衡，現放出熱量176.94kJ，則參加反應的二氧化硫的物質的量為

176.94KJ

196KJ

×2mol=1.81mol，根據v=

△c

△t

，v（SO₂）=

△c

△t

=

1.81mol

2L               30min

=0.03mol?L^-1?min^-1，故答案為：0.03mol?L^-1?min^-1；
③根據圖示某溫度下，CuS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分別在溶液中達到沉淀溶解平衡后，溶液的S^2-濃度、金屬陽離子濃度變化情況，可知，K_sp（CuS）＜K_sp（ZnS）＜K_sp（FeS），溶解度CuS＜ZnS＜FeS，所以，如果向三種沉淀中加鹽酸，最先溶解的是FeS，向新生成的ZnS濁液中滴入足量含相同濃度的Cu²⁺、Fe²⁺的溶液，振蕩后，ZnS沉淀會轉化為CuS，
故答案為：FeS；CuS；
（3）根據電池總反應和參加物質的化合價的變化可知，反應中V²⁺離子被氧化，應是電源的負極，VO₂⁺離子化合價降低，被還原，應是電源的正極反應，充電時，陽極上得電子發生還原反應，陽極反應式為：VO²⁺+H₂O=VO₂⁺+2H⁺+e^-，；
電解硫酸銅時，陰極上是銅離子放電，即Cu²⁺+2e^-═Cu，陽極上是氫氧根放電，即4OH^-═O₂↑+2H₂O+4e^-，當轉移0.1mol電子時，則生成氧氣的體積為：

0.1mol

4

×22.4L/mol=0.56L=560mL，減少的氫氧根的濃度為：

0.1mol

1.0L

=0.1mol/L，所以電解后氫離子濃度為0.1mol/L，溶液的pH為1，
故答案為：VO²⁺+H₂O=VO₂⁺+2H⁺+e^-；1．

點評：本題比較綜合，考查了蓋斯定律的應用、熱化學方程式的意義、沉淀轉化的原理應用、電化學等知識，構造目標熱化學方程式、掌握難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質、掌握原電池與電解池的工作原理是解題的關鍵，題目難度較大．