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21.(10分)(2010·重庆卷)钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。

(1)V2O5是接触法制硫酸的催化剂。

①一定条件下,SO2与空气反应t min后,SO2和SO3物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L,则SO2起始物质的量浓度为________mol/L;生成SO3的化学反应速率为________mol/(L·min)。②工业制硫酸,尾气SO2用________吸收。

(2)全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置,其原理如图所示。

①当左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝,其电极反应式为__________________________________。

②充电过程中,右槽溶液颜色逐渐由________色变为________色。

③放电过程中氢离子的作用是________和________;

充电时若转移的电子数为3.01×1023个,左槽溶液中n(H+)的变化量为________。

解析:本题为化学反应原理内容,主要考查了化学反应速率及电化学。

生成b mol SO3需要反应物SO2 b mol,故起始时SO2浓度为(a+b)mol/L。

v(SO3)=b mol/L÷t min=mol/(L·min)。

②二氧化硫尾气用碱液(氨水)吸收。

(2)①由黄色变为蓝色,说明VO生成VO2+,V化合价由+5价降为+4价,被还原。②充电过程中,右槽中发生还原反应,V3+变为V2+,颜色由绿色变为紫色。③放电时,氢离子参与正极的还原反应,生成水;充电时,转移的电子为0.5 mol时,生成的H+物质的量为1 mol,由于H+可以通过交换膜,其中0.5 mol H+进入右槽,故左槽中H+的变化量为0.5 mol。

答案:(1)①a+b b/t ②氨水

(2)①VO+2H++e===VO2++H2O

②绿 紫

③参与正极反应 通过交换膜定向移动使电流通过溶液 0.5 mol

20.(10分)(2010·江西省五校联考)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题:

(1)如图是N2和H2反应生成2 mol NH3过程中的能量变化示意图,请计算每生成1 mol NH3放出的热量为________。

(2)工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低,而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氨的电化学合成,从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为:N2+3H2通电(一定条件2NH3,则在电化学合成氨的过程中,阴极反应式为__________________________。

(3)在固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:

N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g);ΔH<0,其化学平衡常数Kt的关系如下表:(已知K=,c(N2)、c(H2)、c(NH3)均为平衡浓度)

t/K
298
398
498
……
K/(mol·L1)2
4.1×106
K1
K2
……

请完成下列问题:

①试确定K1的相对大小,K1________4.1×106(填写“>”、“=”或“<”)。

②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的是________(填序号字母)。

A.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2

B.2v(N2)(正)=v(H2)(逆)

C.容器内压强保持不变

D.混合气体的密度保持不变

(4)①NH4Cl溶液呈酸性,这是NH水解的缘故。则NH4Cl溶于重水(D2O)生成的一水合氨和水合氢离子的化学式分别是____________________。

②室温下,某氨水的pH=x,某盐酸的pH=yx+y=14且x>11,将上述氨水和盐酸等体积混合后,所得溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序为________。

A.c(Cl)>c(NH)>c(H+)>c(OH)

B.c(NH)>c(Cl)>c(OH)>c(H+)

C.c(Cl)>c(NH)>c(OH)>c(H+)

D.c(NH)>c(Cl)>c(H+)>c(OH)

解析:(1)生成1 mol NH3放出的热量==46.1 kJ。

(2)N2获得电子生成NH3:N2+6H++6e===2NH3

(3)①升高温度平衡向逆反应方向移动,K值减小,故K1<4.1×106

(4)①D2O自身发生电离生成的水合氢离子为D3O+。根据水解规律,NH与D2O电离出的OD结合生成NH3·HDO。

②反应后溶液呈碱性,溶质为NH3·H2O、NH4Cl的混合物,故离子浓度大小顺序为:c(NH)>c(Cl)>c(OH)>c(H+)。

答案:(1)46.1 kJ

(2)N2+6H++6e===2NH3

(3)①< ②C

(4)①NH3·HDO和D3O+ ②B

 0  8483  8491  8497  8501  8507  8509  8513  8519  8521  8527  8533  8537  8539  8543  8549  8551  8557  8561  8563  8567  8569  8573  8575  8577  8578  8579  8581  8582  8583  8585  8587  8591  8593  8597  8599  8603  8609  8611  8617  8621  8623  8627  8633  8639  8641  8647  8651  8653  8659  8663  8669  8677  447348 

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