Question

【题目】硫酸工业中，作为催化剂的V2O5对反应Ⅰ的催化过程经历了Ⅱ、Ⅲ两个反应阶段，如图1：
（1）下列分子中1mol化学键断裂时需要吸收的能量数据如表：

化学键	S=O（SO2）	S=O（SO3）	O=O（O2）
能量/kJ	535	472	496

则反应I的△H=kJ/mol．反应Ⅲ的化学方程式为 ．
（2）从废钒催化剂中回收V2O5的过程如图2：
①VO2+离子可由钒同价态的简单阳离子完全水解得到，该水解反应的离子方程式 ．
②“沉钒”时为使钒元素的沉淀率达到98%，至少应调节溶液中的c（NH4+）为[25℃，Ksp（NH4VO3）=1.6×10﹣3 ， 溶液体积变化忽略不计]．
（3）采用脱硫脱硝技术，同时吸收SO2和NOx ， 获得（NH4）2SO4的稀溶液． ①向此溶液稀溶液中再加入少量（NH4）2SO4固体， 将（填“变大”、“不变”或“变小”）．
②常温下，0.05mol/L（NH4）2SO4溶液的pH=a，则 =（用含a的代数式表示，NH3H2O的Kb=1.7×10﹣5）

Answer 1

【答案】
（1）﹣98；2V2O4?SO3+O2?2V2O5+2SO3
（2）V4++H2O=VO2++2H+；0.8mol?L﹣1
（3）变大；1.7×10（9﹣a）
【解析】解：（1）反应热等于反应物的总键能减生成物的总键能，反应I的热化学反应方程式为SO2（g）+ O2（g）=SO3（g）△H，则反应I的△H=（2×535+ ×496﹣3×472）kJ/mol=﹣98kJ/mol；V2O5在反应中作催化剂，反应Ⅱ生成V2O4SO3 ， V2O5参加反应，方程式为SO2+V2O5V2O4SO3 ， 反应Ⅲ是V2O4SO3与氧气反应生成V2O5和SO3反应Ⅱ生成V2O4SO3 ， 方程式为2V2O4SO3+O22V2O5+2SO3 ， 所以答案是：﹣98；2V2O4SO3+O22V2O5+2SO3；（2）①水解生成VO2+ ， V的化合价为+4价，可由V5+水解生成，方程式为V4++H2O=VO2++2H+ ， 所以答案是：V4++H2O=VO2++2H+；②溶液中c（VO3﹣）=0.1mol/L，为使钒元素的沉淀率达到98%，则沉淀后c（VO3﹣）=0.002mol/L，由Ksp（NH4VO3）=1.6×10﹣3可知c（NH4+）= mol/L=0.8mol/L，所以答案是：0.8mol/L；（3）①在（NH4）2SO4溶液中存在水解反应，NH4++H2ONH3H2O+H+ ， 往（NH4）2SO4溶液中再加入少量 （NH4）2SO4固体，水解平衡向正方向进行，但铵根的水解率减小，所以 的值将变大，所以答案是：变大；②水解平衡常数Kh= = = ，pH=a，c（H+）=1×10﹣a ， 则 = = =10﹣a× =1.7×10（9﹣a） ， 所以答案是：1.7×10（9﹣a） ．
【考点精析】关于本题考查的反应热和焓变，需要了解在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫反应热才能得出正确答案．