Question

以下是对化学反应变化过程及结果的研究．按要求回答问题：
（1）关于能量变化的研究已知：
①2CH₃OH（1）+3CO₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-akjmol^-
②CH₃OH（1）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（1）△-bkjmol ^-
③H₂O（g）=H₂O（1）△H=-ckjmol^-
则：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=

 

kJ?mol^-1．
（2）关于反应速率和限度的研究
①已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数：

弱酸化学式	CH3COOH	HCN	H2CO
电离平衡常数（25℃）	1.8×10-5	4.9×10-10	K1=4.3×10-7  K1=5.6×10-11

则等物质的量浓度的（l）CH₃COONa、②NaCN、③Na₂CO₃、④NaHCO₃溶液的pH由大到小的顺序为

 

（填编号）
②已知2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）：△H=-196kjmol，在一个容积为2L的容器中加入2molSO₂和lmol O₂，在某温度下充分反应，经过30min达到平衡，放出热量176.94kJ．如果用SO₂表示该反应的反应速率，则v（SO₂）=

 

．
③图为某温度下，CuS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，溶液的S^2-浓度、金属阳离子浓度变化情况．如果向三种沉淀中加盐酸，最先溶解的是

 

．向新生成的ZnS浊液中滴入足量含相同浓度的Cu²⁺、Fe²⁺的溶液，振荡后，ZnS沉淀会转化为

 

（填化学式）沉淀．
（3）关于电化学的研究全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池．其电池总反应为：VO2++2H++V2+ 

放电

通电

  V³+VO²⁺+H₂O．则充电时阳极反应式为

 

，用此电池电解1L 1mol?L^-1的CuSO₄溶液，当转移0.1mol电子时，溶液的pH=

 

（不考虑溶液体积变化）．

Answer 1

分析：（1）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当系数后进行加减构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的系数作相应的加减，据此计算判断；
（2）①根据溶液的酸碱性以及利用盐类的水解程度比较浓度相同的溶液的pH大小；
②根据2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）：△H=-196kJ/mol，经过30min达到平衡，放出热量176.94kJ，求出参加反应的二氧化硫，然后再根据v=

△c

△t

求出v（SO₂）；
③根据图示某温度下，CuS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，溶液的S^2-浓度、金属阳离子浓度变化情况，结合K_SP的含义从难溶电解质的溶解平衡角度分析进行解答；
（3）充电时，阳极上得电子发生还原反应；用Pt电极电解CuSO₄溶液，发生2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，结合转移的电子数来计算解答．

解答：解：（1）已知：①2CH₃OH（1）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-akJ/mol
②CH₃OH（1）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（1）△=-bkJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（1）△H=-ckJ/mol
由盖斯定律可知，①-②×2+③×4得：
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-a-[（-b）×2]+（-c）×4=（-a+2b-4c）kJ/mol，
故答案为：-a+2b-4c；
（2）①等物质的量浓度的下列溶液中，
①CH₃COONa、②NaCN、③Na₂CO₃、④NaHCO₃溶液都是强碱弱酸盐，水溶液呈碱性，对应酸的酸性越弱水解程度越大，溶液中氢氧根离子浓度越大，PH越大，因H₂CO₃电离K₂=5.6×10^-11＜HCN的K=4.9×10^-10＜H₂CO₃电离K₁=4.3×10^-7＜CH₃COOH的1.8×10^-5，所以，对应酸根离子的水解程度大小为CH₃COO^-＜HCO₃^-＜CN^-＜CO₃^2-，所以溶液pH由大到小的顺序③②④①，
故答案为：③②④①；
②2SO₂（g）+O₂（g）?2 SO₃（g），△H=-196kJ/mol，每消耗2mol二氧化硫放出196KJ的热量，经过30min达到平衡，现放出热量176.94kJ，则参加反应的二氧化硫的物质的量为

176.94KJ

196KJ

×2mol=1.81mol，根据v=

△c

△t

，v（SO₂）=

△c

△t

=

1.81mol

2L               30min

=0.03mol?L^-1?min^-1，故答案为：0.03mol?L^-1?min^-1；
③根据图示某温度下，CuS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，溶液的S^2-浓度、金属阳离子浓度变化情况，可知，K_sp（CuS）＜K_sp（ZnS）＜K_sp（FeS），溶解度CuS＜ZnS＜FeS，所以，如果向三种沉淀中加盐酸，最先溶解的是FeS，向新生成的ZnS浊液中滴入足量含相同浓度的Cu²⁺、Fe²⁺的溶液，振荡后，ZnS沉淀会转化为CuS，
故答案为：FeS；CuS；
（3）根据电池总反应和参加物质的化合价的变化可知，反应中V²⁺离子被氧化，应是电源的负极，VO₂⁺离子化合价降低，被还原，应是电源的正极反应，充电时，阳极上得电子发生还原反应，阳极反应式为：VO²⁺+H₂O=VO₂⁺+2H⁺+e^-，；
电解硫酸铜时，阴极上是铜离子放电，即Cu²⁺+2e^-═Cu，阳极上是氢氧根放电，即4OH^-═O₂↑+2H₂O+4e^-，当转移0.1mol电子时，则生成氧气的体积为：

0.1mol

4

×22.4L/mol=0.56L=560mL，减少的氢氧根的浓度为：

0.1mol

1.0L

=0.1mol/L，所以电解后氢离子浓度为0.1mol/L，溶液的pH为1，
故答案为：VO²⁺+H₂O=VO₂⁺+2H⁺+e^-；1．

点评：本题比较综合，考查了盖斯定律的应用、热化学方程式的意义、沉淀转化的原理应用、电化学等知识，构造目标热化学方程式、掌握难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质、掌握原电池与电解池的工作原理是解题的关键，题目难度较大．