Question

【題目】金屬釩(V)及其化合物有著廣泛的用途。請(qǐng)回答以下問(wèn)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(jià)是_____，請(qǐng)寫出溶液中VO3-轉(zhuǎn)化為V2O74-的離子方程式:________________________。

(2)“弱堿性銨鹽沉釩法”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(cè)定值。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中常選擇pH=7.5為沉釩的最佳條件，當(dāng)pH超過(guò)8.0時(shí)沉釩率降低，其原因是溶液中VO3-轉(zhuǎn)化為V2O74-、____________________________________。(請(qǐng)另寫出一點(diǎn)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(guò)程a和過(guò)程b的化學(xué)方程式為:V2O5(s)+SO2(g)=V2O4(s)+SO3(g) △H = q；V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)=2VOSO4(s) △H = r 請(qǐng)寫出過(guò)程c的熱化學(xué)方程式:_________________。

②t2℃下，反應(yīng):2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)△H>0；SO3的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。

t℃下，將2molSO3置于10L密閉容器中，反應(yīng)達(dá)平衡后，體系總壓強(qiáng)為0.10MPa。B點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)的值是__________。

Answer 1

【答案】+5 2VO3-+2OH-V2O74-+H2O pH過(guò)大，溶液中的NH4+會(huì)轉(zhuǎn)化為NH3·H2O 2VOSO4(s)=V2O5(s)+SO3(g)+SO2(g)△H=p-q-r 0.00125

【解析】

（1）根據(jù)離子中化合價(jià)代數(shù)和等于離子所帶電荷計(jì)算元素化合價(jià)；根據(jù)圖示，在堿性溶液中VO3-轉(zhuǎn)化為V2O74-；（2）當(dāng)pH超過(guò)8.0時(shí)，溶液中VO3-轉(zhuǎn)化為V2O74-、溶液中的NH4+會(huì)轉(zhuǎn)化為NH3·H2O，所以導(dǎo)致沉釩率降低；（3）①根據(jù)蓋斯定律計(jì)算過(guò)程c的熱化學(xué)方程；②利用“三段式”計(jì)算平衡常數(shù)

（1）設(shè)V2O74-中V元素的化合價(jià)是x，則2x+(-2)7=-4，x=+5，所以V2O74-中V元素的化合價(jià)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2VO3-+2OH-V2O74-+H2O，故答案為：+5，2VO3-+2OH-V2O74-+H2O；

（2）當(dāng)pH超過(guò)8.0時(shí)，溶液中VO3-轉(zhuǎn)化為V2O74-、溶液中的NH4+會(huì)轉(zhuǎn)化為NH3·H2O，所以導(dǎo)致沉釩率降低，故答案為：pH過(guò)大，溶液中的NH4+會(huì)轉(zhuǎn)化為NH3·H2O；

（3）①已知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，故答案為：2VOSO4(s)=V2O5(s)+SO3(g)+SO2(g)△H=p-q-r；

根據(jù)A點(diǎn)得

A點(diǎn)的平衡常數(shù)，A、B溫度相同、平衡常數(shù)相同，所以B點(diǎn)的平衡常數(shù)是0.00125，故答案為：0.00125。