专题跟踪检测（九） 反应原理综合题
A 卷——基础保分练
1．(2018·福州质检)金属钒(V)及其化合物有着广泛的用途。请回答以下问题： (1)钒在溶液中的主要聚合状态与溶液的pH关系如图1所示。V2O47中V元素的化合价
－
是________，请写出溶液中VO3转化为V2O47的离子方程式：____________________
－
－
________________。
(2)“弱碱性铵盐沉钒法”原理是在含有钒元素的溶液中加入铵盐后形成NH4VO3沉淀，图2是在工业生产中不同pH环境下沉钒率的测定值。实际工业生产中常选择pH＝7.5为沉钒的最佳条件，当pH超过8.0时沉钒率降低，其原因是溶液中的VO3转化为V2O47、
－
－
________________________。(请另写出一点原因)
(3)NH4VO3在高温下分解产生的V2O5可作为硫酸工业中2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g) ΔH＝p的催化剂，其催化原理如图3所示。
V2O4(s)＋
①过程a和过程b的热化学方程式为V2O5(s)＋SO2(g)SO3(g) ΔH＝q；
V2O4(s)＋O2(g)＋2SO2(g)
2VOSO4(s) ΔH＝r。
请写出过程c的热化学方程式：__________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②T ℃下，反应：2SO3(g)
2SO2(g)＋O2(g) ΔH＞0中SO3的转化率(α)与体系总压
强(p)的关系如图4所示。T ℃下，将2 mol SO3置于10 L密闭容器中，反应达到平衡后，体系总压强为0.10 MPa。B点的化学平衡常数的值是________。
(4)全钒液流电池是一种可充电电池，装置如图5所示。若在放电过程中有H从A池移向B池，则：
①放电过程中，起负极作用的是________池。(填“A”或“B”)
②充电过程中，阳极反应式为___________________________________________。 解析：(1)设V2O47中V元素的化合价是x，则2x－2×7＝－4，解得x＝＋5。溶液中
－
＋
4
VO3转化为V2O7，V的化合价不变，离子方程式为2VO3＋2OH
－
－
－
－
V2O47＋H2O。(2)
－
沉钒原理为加入铵盐后形成NH4VO3沉淀，当pH超过8.0时，NH4容易转化为NH3·H2O，沉钒率降低。(3)①根据盖斯定律，由总的热化学方程式2SO2(g)＋O2
2SO3(g) ΔH＝p
V2O5(s)
＋
减去过程a、过程b的热化学方程式，可得过程c的热化学方程式为2VOSO4(s)
＋SO3(g)＋SO2(g)ΔH＝p－q－r。②反应达到平衡后，体系总压强为0.10 MPa，则A点为平衡点，此时SO3的转化率为20%，则达平衡时SO3为1.6 mol，SO2为0.4 mol，O2为0.2
2
c2?SO2?·c?O2?0.04×0.02
mol，A点化学平衡常数K＝＝＝0.001 25。B点与A点温度相同，
0.162c2?SO3?
化学平衡常数相等。(4)①根据原电池工作时阳离子向正极移动及“放电过程中H从A池移向B池”知，A池起负极作用，B池起正极作用。②充电过程的阳极反应与放电过程的正极反应互为逆反应，由图可知，放电时正极上发生还原反应，VO2转化为VO2，则充电
＋
＋
＋
过程中，阳极上发生氧化反应，VO2转化为VO2，阳极反应式为VO2－e＋H2O===VO2
＋
＋
＋
－
＋
＋2H。
答案：(1)＋5 2VO3＋2OH
＋
－
－
＋
V2O47＋H2O
－
(2)pH过大，溶液中的NH4会转化为NH3·H2O(合理即可) (3)①2VOSO4(s)②0.001 25
(4)①A ②VO2－e＋H2O==VO2＋2H
＋
－
＋
＋
V2O5(s)＋SO3(g)＋SO2(g) ΔH＝p－q－r
2．综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。
Ⅰ.一定温度下(T1＜T2)，在三个体积均为2.0 L的恒容密闭容器中发生反应CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g)，3 min后反应达到平衡。反应过程中涉及的数据如表所示： 编号容器 ① ② ③
(1)容器①中，平衡时CO的浓度为________mol·L1。3 min内用H2表示的平均反应速
－
温度/℃ T1 T1 T2 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol CO(g) 0.2 0.4 0.2 H2(g) 0.4 0.8 0.4 CH3OH(g) 0.18 0.16 率为________mol·L1·min1。
－
－
(2)T2 ℃时，该反应的平衡常数为________。该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。
(3)容器②中，平衡时CH3OH(g)的物质的量________(填“大于”“小于”或“等于”)0.36 mol。
(4)下列选项中，能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母)。
a．容器中气体密度不再变化 b．气体平均相对分子质量不再变化 c．CH3OH(g)浓度不再变化
d．消耗1 mol CO的同时生成1 mol CH3OH(g)
(5)下列选项中，能提高CO转化率的有________(填字母)。 a．加压 c．加入合适的催化剂
b．增大c(H2) d．升高温度
(6)若T2 ℃时向容器③中充入0.2 mol CO、0.2 mol H2、0.5 mol CH3OH(g)，反应将向________(填“正”或“逆”)反应方向进行。
Ⅱ.利用H2和CO2在一定条件下可以合成乙烯： 6H2＋2CO2
催化剂
CH2===CH2＋4H2O。
(7)已知：4.4 g CO2与H2完全转化为CH2==CH2和H2O(g)共放出6.39 kJ的热量，写出该反应的热化学方程式： ___________________________________________________。
(8)温度对CO2的转化率及催化剂的催化效率的影响如图所示。
①下列有关说法不正确的是________(填字母)。 a．N点对应的反应速率最大 b．250 ℃时，催化剂的催化效率最高
c．其他条件相同时，M点对应的乙烯的产量比N点的高
②若在密闭容器中充入体积比为3∶1的H2和CO2，M点对应的产物CH2===CH2的体积分数为________%(保留两位有效数字)。
解析：(1)由题意知，生成0.18 mol CH3OH(g)，需消耗0.18 mol CO，故平衡时CO的0.2 mol－0.18 mol0.18 mol－－－
浓度为＝0.01 mol·L1，v(CH3OH)＝＝0.03 mol·L1·min1，
2.0 L3 min×2.0 Lv(H2)＝2v(CH3OH)＝0.06 mol·L1·min1。
－
－
(2) CO(g)＋2H2(g)
－
CH3OH(g)
起始/(mol·L1) 0.1 0.2 0 转化/(mol·L1) 0.08 0.16 0.08
－
平衡/(mol·L1) 0.02 0.04 0.08
－
则K＝
0.08
＝2 500。容器③和容器①相比，温度升高，平衡时CH3OH(g)的物质
0.02×0.042
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