Question

硫酸工业中，作为催化剂的V₂O₅对反应I的催化循环过程经历了Ⅱ、Ⅲ两个反应阶段，图示如下：

（1）下列分子中1mol化学键断裂时需要吸收的能量数据如下：

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的过程如下：

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NO_x，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，NH₃·H₂O的K_b=1.7×10^-5）

Answer

-982V2O4·SO3+O22V2O5+2SO3V4++H2O=VO2++2H+0.8mol·L-1变大1.7×10（9－a）

【解析】（1）①反应热等于反应物的总键能减生成物的总键能，则反应I的△H=（2×535+×496-3×472）kJ/mol=-98kJ/mol，故答案为：-98；

②反应Ⅱ生成V2O4•SO3，方程式为SO2+V2O5V2O4•SO3，反应ⅢV2O4•SO3与氧气反应生成V2O5和SO3，方程式为2V2O4•SO3+O22V2O5+2SO3，故答案为：2V2O4•SO3+O22V2O5+2SO3；

（2）①水解生成VO2+，V的化合价为+4价，可由V4+水解生成，方程式为V4++H2O=VO2++2H+，故答案为：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，故答案为：0.8mol/L；

（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在（NH4）2SO4溶液中存在水解反应，2NH4++H2ONH3•H2O+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，所以将变大，故答案为：变大；

②在（NH4）2SO4溶液中存在水解反应，2NH4++H2ONH3•H2O+H+，pH=a，c(H+)=10-amol/L，则Kh==×= = ，因此===1.7×10（9-a），故答案为：1.7×10（9-a）。

点睛：本题考查物质的分离、平衡移动的计算以及化学平衡常数等知识，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，难度较大。本题的难点是的计算，要注意利用水解方程式和电离平衡的关系分析解答。