1.（2015·陕西咸阳一模）为了解决能源和环境问题，化学工作者致力于开发氢能、研制燃料电池、发展低碳经济的研究。
Ⅰ.氢气通常用生产水煤气的方法制得。
其中CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g） ΔH<0。
在850℃时，平衡常数K＝1。
（1）若降低温度到750℃时，达到平衡时K________（填“大于”、“小于”或“等于”）1。
（2）850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO、3.0molH2O、1.0molCO2和xmolH2，则：
①当x＝5.0时，上述反应向________（填“正反应”或“逆反应”）方向进行。
②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是________________。
③在850℃时，若设x＝5.0和x＝6.0，其他物质的投料量不变，当上述反应达到平衡后，测得H2的体积分数分别为a%、b%，则a________（填“大于”、“小于”或“等于”）b。
Ⅱ.已知4.6g液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出136kJ热量，1mol液态水转化为气态水吸收44kJ的热量。
（3）请写出乙醇燃烧生成气态水的热化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
Ⅰ.
（1）降低温度，平衡向放热反应方向移动，该反应为放热反应，即向正反应方向移动，平衡常数K增大。
（2）①此时的浓度商Q＝
≈1.67，大于平衡常数1，故反应向逆反应方向进行；②若平衡向正反应方向移动，则浓度商应小于平衡常数，即
<1，解得x<3.0；③增大一种生成物（氢气）的体积分数，平衡向逆反应方向移动，平衡移动的结果是降低这种改变的幅度，但不能消除，故平衡后氢气的体积分数还是大于原来的。
Ⅱ.（3）4.6g乙醇的物质的量为
＝0.1mol，所以1mol液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为1360kJ,1mol液态乙醇完全燃烧生成3mol液态水，3mol液态水转化为气态水吸收热量44kJ×3＝132kJ，所以1mol液态乙醇完全燃烧生成二氧化碳和气态水放出热量为1360kJ－132kJ＝1228kJ，所以乙醇燃烧生成气态水的热化学方程式为C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g） ΔH＝－1228kJ/mol。
答案：
（1）大于
（2）①逆反应 ②x<3.0 ③小于
（3）C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）
ΔH＝－1228kJ/mol
化学反应中的能量变化与转化
（2015·河南长沙高三模拟）利用电化学法生产硫酸，可使绝大多数硫黄直接转化为SO3，在生产硫酸的同时还能化学发电，请回答下列问题：
（1）已知下列反应的能量变化示意图：
①1molS（g）与O2（g）完全反应生成SO2（g），反应的ΔH____________（填“>”或“<”）－297.0kJ·mol－1。
②写出S（s）与O2（g）反应生成SO3（g）的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
（2）下图为电化学法生产硫酸的工艺示意图，电池以固体金属氧化物作电解质，该电解质能传导O2－。
①正极反应式为________________________________________________________________________。
②S（g）在负极发生的反应为________________________________________________________________________、
______________________________。
③用化学方程式解释装置中稀硫酸转变为浓硫酸的原因：
________________________________________________________________________。
④每生产1L质量分数为98%，密度为1.84g·mL－1的浓硫酸，理论上可向用电器提供________mol电子，将消耗________mol氧气。
⑤已知S（g）在负极发生的反应为可逆反应，请分析为提高硫黄蒸气的转化率，该工艺采取的措施有____________________________________。
[解析]
（1）①由图可知，1molS（s）与O2（g）完全反应生成SO2（g），ΔH＝－297.0kJ·mol－1，S（g）===S（s）为放热过程，则1molS（g）与O2（g）完全反应生成SO2（g），放出的热量更多，所以反应的ΔH<－297.0kJ·mol－1。
②S（s）＋O2（g）===SO2（g） ΔH＝－297.0kJ·mol－1，
SO2（g）＋
O2（g）===SO3（g） ΔH＝－98.7kJ·mol－1。
由盖斯定律可知，两个反应相加可得：
S（s）＋
O2（g）===SO3（g） ΔH＝－297.0kJ·mol－1＋（－98.7kJ·mol－1）＝－395.7kJ·mol－1。
（2）电池反应中O元素的化合价降低，S元素的化合价升高，则加入S（s）的一端为负极，通O2的一端为正极，
①正极反应式为O2＋4e－===2O2－。
②负极反应式为S－4e－＋2O2－===SO2，
S－6e－＋3O2－===SO3。
④1L质量分数为98%，ρ＝1.84g·mL－1的浓H2SO4，
n（H2SO4）＝
＝18.4mol。
由S～6e－～1.5O2～H2SO4可知，提供电子为18.4mol×6＝110.4mol，消耗O2为18.4mol×1.5＝27.6mol。
⑤若提高硫黄蒸气的转化率，则平衡正向移动，所以可采取硫黄（或二氧化硫）循环使用或用稀H2SO4吸收SO3。
[答案]
（1）①<
②S（s）＋
O2（g）===SO3（g） ΔH＝－395.7kJ·mol－1
（2）①O2＋4e－===2O2－
②S－4e－＋2O2－===SO2 S－6e－＋3O2－===SO3
③SO3＋H2O===H2SO4
④110.4 27.6
⑤硫黄（或二氧化硫）循环使用；用稀硫酸吸收SO3
2.
（1）已知：
BaSO4（s）＋4C（s）===4CO（g）＋BaS（s） ΔH1＝＋571.2kJ/mol，
BaSO4（s）＋2C（s）===2CO2（g）＋BaS（s） ΔH2＝＋226.2kJ/mol。
则反应C（s）＋CO2（g）===2CO（g）的ΔH3＝________kJ/mol。
（2）下图所示装置工作时均与H2有关。
①图甲所示装置中，通入H2的管口的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②某同学按图乙所示装置进行实验，实验结束后，将玻璃管内固体物质冷却后，溶于稀硫酸，充分反应后，滴加KSCN溶液，溶液不变红，再滴入新制氯水，溶液变为红色。
该同学据此得出结论：
铁与水蒸气反应只生成FeO和H2，该结论________（填“严密”或“不严密”）。
（3）常温下，将1.92g铜投入100mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中，铜全部溶解并放出无色气体。
再向溶液中加入足量铁粉充分反应，此时只收集到448mL氢气（已换算成标况）。
①原溶液中硝酸的物质的量为________mol；
②溶解的铁粉质量为________g。
解析：
（1）根据盖斯定律，得ΔH3＝
（ΔH1－ΔH2）＝
×（571.2－226.2）kJ/mol＝＋172.5kJ/mol。
（2）①通入H2的电极为负极，发生氧化反应，溶液中OH－移向负极，参与电极反应，电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O；②若铁过量，铁能将Fe3＋还原为Fe2＋，所以该同学的说法不严密。
（3）常温下，将铜加入到H2SO4和HNO3的混合液中，发生反应3Cu＋8H＋＋2NO
===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，Cu全部溶解，放出无色气体为NO，再向溶液中加入足量铁粉，充分反应，此时收集到的气体为448mL（标准状况）的氢气，说明硫酸有剩余，硝酸全部起氧化剂作用，加入的铁发生反应Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，置换出溶液中的铜与氢气。
①n（Cu）＝
＝0.03mol，根据3Cu＋8H＋＋2NO
===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知，原溶液中n（NO
）＝
×0.03mol＝0.02mol；②由离子方程式可知n（Fe）＝n（Cu）＋n（H2）＝
＋
＝0.05mol，所以加入铁粉的质量为0.05mol×56g/mol＝2.8g。
答案：
（1）＋172.5
（2）①H2－2e－＋2OH－===2H2O
②不严密
（3）①0.02 ②2.8
元素化合物与电解质溶液的综合应用
（2015·山东省实验中学高三模拟）以下是对化学反应变化过程及结果的研究。
请按要求回答问题：
（1）关于能量变化的研究
已知：
①2CH3OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋4H2O（g）
ΔH＝－akJ·mol－1
②CH3OH（l）＋O2（g）===CO（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－bkJ·mol－1
③H2O（g）===H2O（l） ΔH＝－ckJ·mol－1
则2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g） ΔH＝________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
CH3COOH
HCN
H2CO3
电离平衡常数
1.8×10－5
4.9×10－10
K1＝4.3×10－7K2＝5.6×10－11
则等物质的量浓度的a.CH3COONa、b.NaCN、c.Na2CO3、d.NaHCO3溶液的pH由大到小的顺序为________________________（填编号）。
②已知2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g） ΔH＝－196.6kJ·mol－1，在一个容积为2L的容器中加入2molSO2和1molO2，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如图为某温度下，CuS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，溶液中S2－的浓度、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VO
＋2H＋＋V2＋
V3＋＋VO2＋＋H2O。
则充电时阳极反应式为________________________________________________________________________。
用此电池电解1L1mol·L－1的CuSO4溶液，当转移0.1mol电子时，溶液的pH＝________（不考虑溶液体积的变化）。
[解析]
（1）由盖斯定律可知：
①－②×2＋③×4得：
2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g） ΔH＝－akJ·mol－1－（－bkJ·mol－1）×2＋（－ckJ·mol－1）×4＝（－a＋2b－4c）kJ·mol－1。
（2）①等物质的量浓度的下列溶液中，a.CH3COONa、b.NaCN、c.Na2CO3、d.NaHCO3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，pH越大。
根据电离平衡常数可知对应酸根离子的水解程度大小为CO
>CN－>HCO
>CH3COO－，所以pH大小为c>b>d>a。
②根据放出热量可求参加反应的SO2的物质的量为
n（SO2）＝
×2mol＝1.8mol。
所以v（SO2）＝
＝
＝0.03mol·L－1·min－1。
③根据溶液中S2－、金属阳离子浓度变化情况，可知Ksp（CuS）（3）根据化合价变化可知阳极上发生反应的离子为VO2＋，其电极反应式为VO2＋＋H2O－e－===VO
＋2H＋。
当转移0.1mol电子时，生成的n（H＋）＝0.1mol，所以c（H＋）＝0.1mol·L－1，溶液pH为1。
[答案]
（1）（－a＋2b－4c）
（2）①c>b>d>a ②0.03mol·L－1·min－1
③FeS CuS
（3）VO2＋＋H2O－e－===VO
＋2H＋ 1
3.制备锌印刷电路板是用稀硝酸腐蚀锌板，产生的废液称“烂板液”。
“烂板液”中除含硝酸锌外，还含有自来水带入的Cl－和Fe3＋。
在实验室里，用“烂板液”制取ZnSO4·7H2O的过程如下：
（1）若稀硝酸腐蚀锌板时还原产物为N2O，氧化剂与还原剂的物质的量之比是________。
（2）若步骤①的pH>12，则Zn（OH）2溶解生成偏锌酸钠。
写出Zn（OH）2被溶解的离子方程式：
__________________________________。
（3）滤液D中除了含有OH－外，还含有的阴离子有________________（填离子
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