题目内容

20．已知2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）反应过程的能量变化如图1所示．已知1mol SO2（g）氧化为1mol SO3的△H=-99kJ/mol．请回答下列问题：

（1）图中A、C分别表示反应物总能量；生成物总能量，E的大小对该反应的反应热有无影响？无
（2）该反应通常用V2O5作催化剂，V2O5的催化循环机理可能为：V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化．写出该催化循环机理的化学方程式为SO2+V2O5=SO3+2VO2、4VO2+O2=2 V2O5 ．
（3）某科研单位利用原电池原理，用SO2和O2来制备硫酸，装置如图2所示，电极A、B为多孔的材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．
①该原电池的B为负极 （填“正极”、“负极”），其电极反应式为SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+
②电解质溶液中H+通过质子膜向右（填“向左”“向右”、“不”）移动．
③电池总反应式为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 ．

分析 （1）A、C分别表示反应物总能量的生成物总能量，B为活化能，活化能的大小与反应热无关；
（2）V2O5氧化SO2时，自己被还原为四价钒化合物，还生成三氧化硫；四价钒化合物再被氧气氧化生成V2O5；
（3）反应原理为SO2与O2反应生成SO3，SO3再与水化合生成硫酸，根据硫酸的出口判断正负极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，原电池放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动．

解答 解：（1）纵坐标为能量，横坐标为反应的时间，A为反应物总能量，B为中间态能量（活化分子能量），C为产物总能量．反应热（△H）只和A、B间的能量差有关，和E的大小无关；
故答案为：反应物总能量；生成物总能量；无；
（2）V2O5氧化SO2时，自己被还原为四价钒化合物，还生成三氧化硫；四价钒化合物再被氧气氧化生成V2O5，该催化循环机理的化学方程式为SO2+V2O5═SO3+2VO2、4VO2+O2═2V2O5，
故答案为：SO2+V2O5=SO3+2VO2；4VO2+O2=2 V2O5 ；
（3）该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，正极上投放的气体是氧气，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，A极是正极，所以B极上的电极反应式为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，原电池放电时，氢离子由负极B移向正极A，所以其电池反应式为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，
①根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，B极上的电极反应式为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，
故答案为：负极；SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+；
②原电池放电时，电解质溶液中H+通过质子膜由负极B移向正极A，向右移动，
故答案为：向右；
③正极A上氧气得电子和氢离子反应生成水，B电极反应为：O2+4H++4e-=2H2O，极上的电极反应式为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，所以其电池反应式为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，
故答案为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 ．

点评 本题考查反应过程的能量变化图以及运用盖斯定律进行反应热的计算、原电池原理和电极反应书写、催化剂的催化原理等知识点，题目难度中等，注意活化能与反应热的关系以及原电池的原理，侧重于考查学生的分析能力和应用能力．

练习册系列答案
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10．以下命题，违背化学变化规律的是（　　）
A．石墨制成金刚石B．煤加氢变成人造石油
C．水变成汽油D．干冰转化成原子晶体
11．下列化学反应的离子方程式正确的是（　　）
A．碳酸氢钙溶液与盐酸反应：Ca（HCO3）2+2H+═Ca 2++2H2O+2CO2↑
B．往氨水中滴加氯化铁：Fe 3++3HO-═Fe（OH）3↓+2H2O
C．氯化钡溶液与硫酸反应：Ba2++SO42-═BaSO4↓
D．Mg（HCO3）2溶液中加入足NaOH溶液：Mg2++HCO3-+3OH═Mg（OH）2↓+CO32-+H2O
8．以海水为原料可以提取金属镁，图是某工厂从海水中提取镁的主要步骤．讨论以下相关问题

（1）在海水提镁的过程中如何实现对镁离子的富集 有三个学生提出自己的观点．
学生甲的观点：直接往海水中加入沉淀剂．
学生乙的观点：利用晒盐后的苦卤水，再加入沉淀剂．
学生丙的观点：高温加热蒸发海水后，再加入沉淀剂．
通过分析比较你认为学生乙的观点正确（填学生序号）．
（2）为了使镁离子沉淀下来，充分利用当地的贝壳（主要成分为碳酸钙）资源获得沉淀剂，加入的试剂①是Ca（OH）2（填化学式）．写出由贝壳制取试剂①的相关化学方程式：CaCO3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑，CaO+H2O═Ca（OH）2；
（3）加入试剂①后，能够分离得到Mg（OH）2沉淀的方法是D（填标号字母）
A．蒸馏     B．分液   C．萃取    D．过滤
（4）加入的试剂②是HCl（填化学式）．工业过程中常常将蒸发结晶后的氯化镁水合物晶体再置于HCl气流中加热获得无水MgCl2，其目的是抑制水解，得到纯净的无水氯化镁．
（5）写出由无水MgCl2制取金属镁的化学方程式MgCl2（熔化） $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ Mg+Cl2↑．
15．海水中蕴藏着丰富的资源，海水综合利用的流程图如图1：

（一）某化学研究小组用图装置2模拟步骤I电解食盐水 （用铁和石墨做电极）．
（1）a电极材料是石墨（填铁、石墨），其电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑．
（2）当阴极产生11.2mL气体时（标准状况），该溶液的pH为12（忽略反应前后溶液体积的变化）．
（二）卤水中蕴含着丰富的镁资源，就MgCl2粗产品的提纯、镁的冶炼过程回答下列问题：已知MgCl2粗产品的溶液中含有Fe2+、Fe3+和Al3+． 表是生成氢氧化物沉淀的pH：
物质Fe（OH）3Fe（OH）2Al（OH）3Mg（OH）2
开始沉淀pH2.78.13.89.5
完全沉淀pH3.79.64.811.0
（3）把MgCl2粗产品的溶液中的Fe2+转化为Fe3+，最适宜选用的物质是b（填序号，下同），加入c调节溶液的pH，充分反应后过滤，可得MgCl2溶液．
a．KMnO4      b．H2O2      c．MgO       d．NaOH
（4）步骤Ⅲ由MgCl2•H2O获得MgCl2的操作是：将MgCl2•6H2O在干燥的HCl气流中加热．
5．镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的．从海水制备金属镁的流程如图所示：

请回答：
（1）母液中除含有大量MgCl2，还可能含有少量NaCl，检测其中含钠元素的实验方法是焰色反应（填实验方法名称）
（2）由母液制得的Mg（OH）2中混有Ca（OH）2，向其中加入过量MgCl2溶液，经充分搅拌、静置、过滤（填操作名称）、洗涤、干燥后可得较为纯净的Mg（OH）2，写出该反应的化学方程式：Ca（OH）2+MgCl2=Mg（OH）2↓+CaCl2．
（3）已知：工业上用CaO和水反应获得石灰乳，用电解饱和食盐水获得NaOH．请说明，工业上制Mg（OH）2用石灰乳而不用NaOH的原因用石灰乳原料易得，价格低廉．
（4）写出电解熔融MgCl2制金属镁的化学方程式MgCl2（ 熔融） $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl 2↑．
12．下列实验中，对应的实验现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是（　　）
选项实验现象结论
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A．AB．BC．CD．D
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3．下列化合物中，同分异构体数目超过6个的有（　　）
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