题目内容
为回收利用废钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺。己知：V可形成VO2+、VO2+、VO3-等多种离子；部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：
| 物质 | VOSO4 | V2O5 | NH4VO3 | (VO2)2SO4 |
| 溶解性 | 可溶 | 难溶 | 难溶 | 易溶 |
该工艺的主要流程如下：
请回答下列问题：
（1）工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，其反应的化学方程式为 。
（2）反应①的目的是 。
（3）若用NaOH溶液调节pH，则转化②的离子方程式为 。
（4）实验室中实现反应③所需主要仪器除三脚架、泥三角、酒精灯外，必不可少的是 。
（5）V2O5为硫酸工业接触室中的重要催化剂，其催化反应为2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g) ΔH＜0，在容积为2.0 L的密闭容器中充入2 mol SO2、1 mol O2，一定条件下达到平衡，SO3的体积分数为
。①该条件下反应2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g) 的平衡常数为_____；②下列措施能使
增大的是_____。A．升高温度
B．保持温度和容积不变，再充入2 mol He
C．保持温度和容积不变，再充入2 mol SO2和1 mol O2
D．不用V2O5作催化剂，改用其它更高效催化剂
（14分）（1）3V2O5＋10Al
6V＋5Al2O3(2分)；（2）将V2O5转化为可溶的VOSO4(2分)
⑶VO2＋＋2OH－＝VO3－＋H2O(3分) ⑷坩埚（2分）； ⑸1620（3分）；C（2分）
解析试题分析：（1）铝是活泼的金属，能和金属氧化物发生铝热反应，所以铝和五氧化二钒发生铝热反应的化学方程式为3V2O5＋10Al6V＋5Al2O3。
（2）根据溶解性表知，滤渣是V2O5，酸性条件下，V2O5和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成可溶性的VOSO4，所以反应①的目的是将V2O5转化为可溶的VOSO4。
（3）VOSO4有强氧化性，能把氯酸钾氧化，自身被还原成（VO2）2SO4。在碱性条件下，VO2＋转化为VO3－，反应的离子方程式是VO2＋＋2OH－＝VO3－＋H2O。
（4）固体加热需要在坩埚中进行，因此必不可少的是坩埚。
（5）① 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
起始浓度（mol/L） 1.0 0.5 0
转化浓度（mol/L） 2x x 2x
平衡浓度（mol/L） 1.0－2x 0.5－x 2x
一定条件下达到平衡，SO3的体积分数为
则有
解得x＝0.45
所以该温度下可逆反应的平衡常数K＝
＝
＝1620
②A．正方应是放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，因此减小；
B．保持温度和容积不变，再充入2 mol He，反应物和生成物的浓度不变，平衡不移动，因此不变；
C．保持温度和容积不变，再充入2 mol SO2和1 mol O2，相当于是增大压强，平衡向正方应移动，因此增大；
D．催化剂只能改变反应速率，但不能改变平衡状态，因此不用V2O5作催化剂，改用其它更高效催化剂使，不变，答案选C。
考点：考查铝热反应、反应条件的控制与选择、仪器的选取、平衡常数的计算以及外界条件对平衡状态的影响等
优学名师名题系列答案
2SO3(g)；△H<0
= mol.L-1.min-1：若继续通入0.20mol SO2和0.10mol O2，则平衡 移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向” 或“不”)（14分） 2SO2(g)+ O2 (g) 
2 SO3 (g)是生产硫酸的主要反应之一。下表是原料气按V(SO2):V(O2):V(N2)=7:11:82投料，在1．01×105Pa时，不同温度下SO2的平衡转化率。
| 温度/℃ | 400 | 500 | 600 |
| SO2转化率/% | 99．2 | 93．5 | 73．7 |
（2）400℃，1．01×105Pa时，将含10 mol SO2的原料气通入一密闭容器中进行反应，平衡时SO2的物质的量是______mol。
（3）硫酸厂尾气（主要成分SO2、O2和N2）中低浓度SO2的吸收有很多方法。
①用氨水吸收上述尾气，若SO2与氨水恰好反应得到碱性的(NH4)2SO3溶液时，则有关该溶液的下列关系正确的是______（填序号）。
a． c + c(NH3?H2O)=" 2[c()+" c()+ c(H2SO3)]
b． c()+ c(H+)=" c()+" c()+ c(OH-)
c． c()> c() > c(OH-) > c(H+)
②用 MnO2与水的悬浊液吸收上述尾气并生产MnSO4。
i． 得到MnSO4的化学方程式是______。
ii．该吸收过程生成MnSO4时，溶液的pH变化趋势如图甲，SO2吸收率与溶液pH的关系如图乙。
图甲中pH变化是因为吸收中有部分SO2转化为H2SO4，生成H2SO4反应的化学方程式是______；由图乙可知pH的降低______SO2的吸收（填“有利于”或“不利于”），用化学平衡移动原理解释其原因是______。
（4分）在一固定容积的密闭容器中，a mol/LN2和b mol/L H2反应，一定条件下经过2min达到平衡，生成c mol/L NH3．
求：（1）用H2表示的速率是多少？（2）N2的转化率是多少？
CO2(g)+H2(g)，已知CO（g）和H2O(g)的起始浓度均为2mol·L-1，经测定该反应在该温度下的平衡常数K=1，试判断：
2NO(g)，生成的NO是汽车尾气的主要污染物。T ℃时，向5L密闭容器中充入6.5 molN2和7.5 molO2，在5 min时反应达到平衡状态，此时容器中NO的物质的量是5 mol（不考虑后续反应）。则：
2CO2(g) + N2(g) 中，NO的浓度[c(NO)]随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线。
2012年2月27日深圳宣称进入“200万辆汽车时代”，汽车尾气已成为重要的空气污染物。
（1）汽车内燃机工作时引起反应：N2(g)+O2(g)
2NO(g)，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。T℃时，向2L密闭容器中充入4mol N2和6molO2，5min后达平衡时NO物质的量为4mol，该反应的速率v(N 2)为 ；计算该条件下的平衡常数（写出计算过程）。
（2）恒温恒容，能说明反应 2NO(g) N2(g)+O2(g) 达到平衡的是 （填代号）。
| A．NO、N2、O2的浓度之比为2∶1∶1 |
| B．N2的浓度不再发生变化 |
| C．单位时间内消耗2 mol NO，同时消耗1 mol N2 |
| D．容器内气体密度不再发生变化 |
①已知：N2(g)+ O2(g) = 2NO(g) △H = +180.5kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g) = H2O(l) △H = —285.8kJ/mol
则H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式为 。
②当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。下图是反应：2NO(g) + 2CO(g)
2CO2(g)+ N2(g) 中NO的浓度随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线，据此判断该反应的△H 0 (填“＞”、“＜”或“无法确定”)。若催化剂的表面积S1＞S2 ，在下图中画出NO的浓度在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线，并注明条件。
某实验小组欲制取氧化铜并证明氧化铜能加快氯酸钾的分解，进行了如下实验：
（一）制取氧化铜
①称取2 gCuSO4·5H2O研细后倒入烧杯，加10 mL蒸馏水溶解；
②向上述CuSO4溶液中逐滴加入NaOH溶液，直到不再产生沉淀，然后将所得混合物加热至沉淀全部变为黑色；
③将步骤②所得混合物过滤、洗涤，晾干后研细备用。
回答下列问题：
（1）上述实验步骤中需要使用玻璃棒的是_______________（填实验序号），步骤②中加热所用仪器的名称是___________________；
（2）步骤③中洗涤沉淀的操作是___________________________________。
（二）证明氧化铜能加快氯酸钾的分解并与二氧化锰的催化效果进行比较
用下图装置进行实验，实验时均以生成25 mL气体为准，其它可能影响实验的因素均已忽略，相关数据见下表：
| 实验序号 | KClO3质量 | 其它物质质量 | 待测数据 |
| ④ | 1.2 g | 无其他物质 | |
| ⑤ | 1.2 g | CuO 0.5 g | |
| ⑥ | 1.2 g | MnO2 0.5 g | |
（3）上述实验中的“待测数”据指_____________；
（4）本实验装置图中量气装置B由干燥管、乳胶管和50 mL滴定管改造后组装而成，此处所用滴定管是___________（填“酸式”或“碱式”）滴定管；
（5）若要读取实验⑤中干燥管内收集的气体体积，应注意 ____________________
____________________________________________________；
⑹为探究CuO在实验⑤中是否起催化作用，需补做如下实验（无需写出具体操作）：
a．_______________________________，
b．CuO的化学性质有没有改变