题目内容
随着材料科学的发展，金属钒被誉为“合金的维生素”．为回收利用含钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺．己知：V可形成VO2+、VO2+、VO3-等多种离子；部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：
| 物质 | VOSO4 | V2O5 | NH4VO3 | （VO2）2SO4 |
| 溶解性 | 可溶 | 难溶 | 难溶 | 易溶 |
请回答下列问题
（1）工业上常用铝热反应法由V2O5冶炼金属钒，请写出反应的化学方程式
（2）反应①的离子方程式是
（3）在反应②中，每生成1mol（VO2）2SO4转移电子的数目为
（4）在离子交换过程中，发生可逆反应VO2++2OH-?VO3-+H2O．
该反应的化学平衡常数K 的表达式为
（5）反应③充分反应后，分离出NH4VO3的实验所需主要玻璃仪器为
分析：（1）铝热反应中，高温条件下，铝和氧化物反应生成氧化铝和另外的金属单质；
（2）根据溶解性表知，滤渣是V2O5，酸性条件下，V2O5和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成VOSO4；
（3）VOSO4有强氧化性，能把氯酸钾氧化，自身被还原成（VO2）2SO4，根据（VO2）2SO4和转移电子之间的关系式计算；
（4）化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
（5）根据过滤操需要的仪器选择，为防止有可溶性的杂质要进行洗涤．
（2）根据溶解性表知，滤渣是V2O5，酸性条件下，V2O5和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成VOSO4；
（3）VOSO4有强氧化性，能把氯酸钾氧化，自身被还原成（VO2）2SO4，根据（VO2）2SO4和转移电子之间的关系式计算；
（4）化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
（5）根据过滤操需要的仪器选择，为防止有可溶性的杂质要进行洗涤．
解答：解：（1）铝和五氧化二钒发生铝热反应的方程式为：3V2O5+10Al
6V+5Al2O3，故答案为：3V2O5+10Al
6V+5Al2O3；
（2）根据溶解性表知，滤渣是V2O5，酸性条件下，V2O5和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成VOSO4，离子反应方程式为：V2O5+SO32-+4H+═2VO2++SO42-+2H2O，
故答案为：V2O5+SO32-+4H+═2VO2++SO42-+2H2O；
（3）2VOSO4→（VO2）2SO4，每生成1mol（VO2）2SO4转移2NA个电子，故答案为：2NA；
（4）K=
，故答案为：
；
（5）分离不溶性固体和液体采用过滤的方法，过滤过程中需要的玻璃仪器有：玻璃棒、漏斗、烧杯，为防止有可溶性的杂质要进行洗涤沉淀，
故答案为：玻璃棒，漏斗，烧杯；沉淀洗涤．
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（2）根据溶解性表知，滤渣是V2O5，酸性条件下，V2O5和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成VOSO4，离子反应方程式为：V2O5+SO32-+4H+═2VO2++SO42-+2H2O，
故答案为：V2O5+SO32-+4H+═2VO2++SO42-+2H2O；
（3）2VOSO4→（VO2）2SO4，每生成1mol（VO2）2SO4转移2NA个电子，故答案为：2NA；
（4）K=
| c(VO3-) |
| c2(OH-)．c(VO2+) |
| c(VO3-) |
| c2(OH-)．c(VO2+) |
（5）分离不溶性固体和液体采用过滤的方法，过滤过程中需要的玻璃仪器有：玻璃棒、漏斗、烧杯，为防止有可溶性的杂质要进行洗涤沉淀，
故答案为：玻璃棒，漏斗，烧杯；沉淀洗涤．
点评：本题考查离子方程式的书写、铝热反应、氧化还原反应等知识点，注意化学平衡常数表达式中不能含有固体或纯液体，为易错点．
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