Question

【題目】金屬釩(V)及其化合物有著廣泛的用途。請回答以下問題:

（1）釩在溶液中的主要聚合狀態(tài)與溶液的pH關(guān)系如圖1所示。V2O74-中V元素的化合價是_____，請寫出溶液中VO3-轉(zhuǎn)化為V2O74-的離子方程式:____________。

（2）“弱堿性按鹽沉釩法”原理是在含有釩元素的溶液中加入銨鹽后形成NH4VO3沉淀，圖2是在工業(yè)生產(chǎn)中不同pH環(huán)境下沉釩率的測定值。實際工業(yè)生產(chǎn)中常選擇pH=7.5為沉釩的最佳條件，當pH超過8.0時沉釩率降低，其原因是溶液中VO3-轉(zhuǎn)化為V2O74-、_______。(請另寫出一點原因)

（3）NH4VO3在高溫下分解產(chǎn)生的V2O5可作為硫酸工業(yè)中2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=p的催化劑，其催化原理如圖3所示。

①過程a和過程b的化學方程式為:V2O5(s)+SO2(g)=V2O4(s)+SO3(g)△H=q；

V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)=2VOSO4(g)△H=r

請寫出過程c的熱化學方程式:_________________。

②t2℃下，反應:2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)△H>0；SO3的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與體系總壓強(p)的關(guān)系如圖所示。t℃下，將2molSO3置于10L密閉容器中，反應達平衡后，體系總壓強為0.10MPa。B點的化學平衡常數(shù)的值是__________。

(4)全釩夜流電池是一種可充電電池，裝置如圖所示。若在放電過程中有H+從A池移向B池，則:

①放電過程中，起負極作用的是_______池(填“A”或“B”)。

②充電過程中，陽極方程式為____________。

Answer 1

【答案】 +5 2 VO3- + 2OH- V2O74- + H2O pH過大，溶液中的NH4+會轉(zhuǎn)化為NH3·H2O 2VOSO4(s)=V2O5(s)+SO3(g)+SO2(g) △H=p-q-r 0.00125 A池 VO2+ - e- +H2O = VO2+ + 2H+

【解析】試題分析：（1）根據(jù)離子中化合價代數(shù)和等于離子所帶電荷計算元素化合價；根據(jù)圖示，在堿性溶液中VO3-轉(zhuǎn)化為V2O74-；（2）當pH超過8.0時，溶液中VO3-轉(zhuǎn)化為V2O74-、溶液中的NH4+會轉(zhuǎn)化為NH3·H2O，所以導致沉釩率降低；（3）①根據(jù)蓋斯定律計算過程c的熱化學方程；②利用“三段式”計算平衡常數(shù)；(4)放電過程中有H+從A池移向B池，說明A是負極 、B是正極VO2+ + 2H++ e- = VO2+ +H2O；②充電過程中，電池正極連接電源正極，作電解池陽極；

解析：設(shè)V2O74-中V元素的化合價是x，則2x+(-2) 7=-4，x=+5，所以V2O74-中V元素的化合價是+5；根據(jù)圖示，在堿性溶液中VO3-轉(zhuǎn)化為V2O74-，轉(zhuǎn)化的離子方程式是2 VO3- + 2OH- V2O74- + H2O；（2）當pH超過8.0時，溶液中VO3-轉(zhuǎn)化為V2O74-、溶液中的NH4+會轉(zhuǎn)化為NH3·H2O，所以導致沉釩率降低；（3）①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=p ；②V2O5(s)+SO2(g)=V2O4(s)+SO3(g)△H=q；③V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)=2VOSO4(g)△H=r；根據(jù)蓋斯定律，①-②-③得2VOSO4(s)=V2O5(s)+SO3(g)+SO2(g) △H=p-q-r ；

根據(jù)A點得

A點的平衡常數(shù) ，A、B溫度相同、平衡常數(shù)相同，所以B點的平衡常數(shù)是0.00125；(4)根據(jù)放電過程中有H+從A池移向B池，說明A是負極、B是正極；①放電過程中，起負極作用的是A池；②充電過程中，電池正極連接電源正極，作電解池陽極，陽極反應為VO2+ - e- +H2O = VO2+ + 2H+；