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金属钒被誉为“合金维生素”,常用于催化剂和新型电池.钒(V)在溶液中主要以VO4...

金属钒被誉为“合金维生素”,常用于催化剂和新型电池.钒(V)在溶液中主要以VO43-(黄色)、VO2+(浅黄色)、VO2+(蓝色)、V3+(绿色)、V2+(紫色)等形式存在.回答下列问题:

(1)V2O5是一种重要的氧化物,具有以下性质:

①V2O5在强碱性溶液中以VO43-形式存在,试写出V2O5溶于NaOH溶液的离子方程式:__________________

②V2O5具有强氧化性,溶于浓盐酸可以得到蓝色溶液,试写出V2O5与浓盐酸反应的化学反应方程式:________

(2)VO43-和V2O74-在PH≥13的溶液中可相互转化.室温下,1.0mol•L-1的Na3VO4溶液中c(VO43-)随c(H+)的变化如图所示。

①写出溶液中Na3VO4转化为Na4V2O7的离子方程式__________________________________

②根据A点数据,计算该转化反应的平衡常数的数值为________________

(3)全钒液流电池是一种优良的新型蓄电储能设备,其工作原理如图所示:

①放电过程中A电极的反应式为____________________________________________

②充电过程中,B电极附近溶液颜色变化为__________________________________________

 

V2O5+6OH-=2VO43-+3H2OV2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2↑+3H2O2VO43-+H2OV2O74-+2OH-0.4VO2++2H++e-=VO2++H2O溶液由绿色变为紫色 【解析】 V2O5在强碱性溶液中以VO43-形式存在,V2O5溶于NaOH溶液反应生成VO43-和水;V2O5具有强氧化性,溶于浓盐酸可以得到蓝色溶液为VO2+,V元素化合价+5价变化为+4价,做氧化剂,氯化氢被氧化生成氯气;氢离子浓度越大,VO43-越少,溶液中Na3VO4转化为Na4V2O7;由图可知,溶液中c(H+)增大,VO43-的浓度减小平衡转化率增大,A点VO43-的浓度为0.2mol/L,结合三行计算列式得到平衡浓度计算平衡常数;放电时,正极上的反应:VO2++2H++e-═VO2++H2O,负极上发生V2+-2e-=V3+的反应;充电时,右槽B电极附近溶液颜色由紫色变为绿色时,即V2+→V3+,发生失去电子的氧化反应。 (1)①V2O5在强碱性溶液中以VO43-形式存在,V2O5溶于NaOH溶液反应生成VO43-和水,反应的离子方程式为:V2O5+6OH-=2VO43-+3H2O;②V2O5具有强氧化性,溶于浓盐酸可以得到蓝色溶液为VO2+,V元素化合价+5价变化为+4价,做氧化剂,氯化氢被氧化生成氯气,结合电子守恒、原子守恒配平书写化学方程式V2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2↑+3H2O。(2)①VO43-和V2O74-在PH≥13的溶液中可相互转化.室温下,1.0mol•L-1的Na3VO4溶液中c(VO43-)随c(H+)的变化如图1所示,氢离子浓度越大,VO43-越少,溶液中Na3VO4转化为Na4V2O7的离子方程式2VO43-+H2O?V2O74-+2OH-;②由图可知,溶液中c(H+)增大,VO43-的浓度减小,说明VO43-的平衡转化率增大,A点VO43-的浓度为0.2mol/L,消耗浓度1mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L,则生成,即平衡时V2O74-的浓度为0.4mol/L,A点c(H+)=5×10—14 mol/L,平衡时c(OH-)=0.2mol/L,则反应2VO43-+H2OV2O74-+2OH-的平衡常数K=0.22×0.4/0.22=0.4。(4)①放电过程中A电极为原电池正极,电极的反应式为VO2++2H++e-=VO2++H2O;②充电时,右槽B是电解池的阴极,该极上发生得电子的还原反应,即V2+→V3+,应该是绿色变为紫色。
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考点分析:
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高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是实验室中模拟工业上用软锰矿制备高锰酸钾的流程图。

(1)操作Ⅰ的名称为_________

(2)反应②的化学方程式为____________。工业上用上述原理生产KMnO4方法产率较低,较好的制备方法是电解法。用Pt作阳极,Fe作阴极,K2MnO4为电解液,阳极的电极反应式为_________________

(3)KMnO4在酸性介质中的强氧化性广泛应用于分析化学中。

例如:2KMnO4+3H2SO4+5Na2SO3=5Na2SO4+K2SO4+2MnSO4+3H2O。某同学用KMnO4测定实验室长期存放的Na2SO3固体的纯度。现欲准确称取6.3 g Na2SO3固体样品,配成500 mL溶液。取25.00 mL上述溶液放入锥形瓶中,用0.01000 mol/L 的酸性KMnO4溶液进行滴定。滴定结果如下表所示:

配制500 mLNa2SO3溶液时,必须用到的实验仪器有:烧杯、玻璃棒、胶头滴管、药匙和_________

②判断滴定终点的依据是____________________________________________

③下列操作会导致测定结果偏高的是___________

A.未用标准浓度的酸性KMnO4溶液润洗滴定管    B.滴定前锥形瓶未干燥

C.滴定前滴定管尖嘴部分有气泡     D.观察读数时,滴定前仰视,滴定后俯视

④用上述实验数据,计算Na2SO3的纯度为______________。(保留三位有效数字)

 

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25℃时,三种酸的电离平衡常数如下:

化学式

CH3COOH

H2CO3

HClO

电离平衡常数

1.8×10-5

K1=4.3×10-7

K2=5.6×10-11

3.0×10-8

 

 

回答下列问题:

(1)一般情况下,当温度升高时,Ka________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(2)下列四种离子结合质子能力由大到小的顺序是______________________(填字母)。

a.CO32-      b.ClO      c.CH3COO      d.HCO3

(3)下列反应不能发生的是________(填字母)。

a. CO32-+2CH3COOH=2CH3COO-+CO2↑+H2O   b. ClO+CH3COOH=CH3COO+HClO

c. CO32-+2HClO=CO2↑+H2O+2ClOd. 2ClO+CO2+H2O=CO32-+2HClO

(4)25℃时,若测得CH3COOH与CH3COONa的混合溶液的pH=6,则溶液中c(CH3COO)-c(Na)=___mol·L-1(填精确数值)。

(5)体积均为10 mL、pH均为2的醋酸溶液与HX溶液分别加水稀释至1000 mL,稀释过程中pH变化如下图所示。

稀释后,HX溶液中水电离出来的c(H)_____ (填“>”、“=”或“<”,下同)醋酸溶液中水电离出来的c(H);用同浓度的NaOH溶液分别中和上述两种酸溶液,恰好中和时消耗NaOH溶液的体积:醋酸____HX。

 

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铅的冶炼有很多种方法。

(1)瓦纽科夫法熔炼铅,其相关反应的热化学方程式如下:

① 2PbS(s)+3O2(g)=2PbO(s)+2SO2(g)   ΔH1=a kJ·mol-1

② PbS(s)+2PbO(s)=3Pb(s)+SO2(g)    ΔH2=b kJ·mol-1

③ PbS(s)+PbSO4(s)=2Pb(s)+2SO2(g)   ΔH3=c kJ·mol-1

反应PbS(s)+2O2(g)=PbSO4(s)  ΔH=______________ kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。

(2)还原法炼铅,包含反应PbO(s)+CO(g)Pb(s)+CO2(g) ΔH,该反应的平衡常数的对数值与温度的关系如下表:

温度/℃

300

727

1227

lgK

6.17

2.87

1.24

 

①该反应的ΔH_______0(选填“>”、“<”或“=”)。

②当lgK=1,在恒容密闭容器中放入PbO并通入CO,达平衡时,混合气体中CO的体积分数为______________ (保留两位有效数字);若向容器中充入一定量的CO气体后,平衡向_________ (填“正向”、“逆向”或“不”)移动,再次达到平衡时,CO的转化率_________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

 

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常温下将NaOH溶液添加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述正确的是  (    )

A. 己二酸电离常数Ka1(H2X)约为10-4.4

B. 曲线M表示pH与lg(HX)/(H2X)的变化关系

C. 当溶液中c(X2-)=c(HX-)时,溶液为碱性

D. 当混合溶液呈中性时,c(Na+)>c(HX-)>c(X2—)>c(OH)=c(H+

 

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温度为T1时,在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应:2NO2(g) 2NO(g)+O2 (g) (正反应吸热)。实验测得:v= v(NO2)消耗=kc2(NO2)v=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=kc2(NO)·c(O2)kk为速率常数,受温度影响。下列说法正确的是

A. 达平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为45

B. 达平衡时,容器Ⅱ中c(O2)/c(NO2)比容器Ⅰ中的大

C. 达平衡时,容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%

D. 当温度改变为T2时,若k=k,则 T2> T1

 

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