Question

钒具有众多优异的性能，用途十分广泛，有金属“维生素”之称。完成下列填空：
（1）将废钒催化剂(主要成分V₂O₅)与稀硫酸、亚硫酸钾溶液混合，充分反应，所得溶液显酸性、含VO²⁺、K⁺、SO₄^2–等。写出该反应的化学方程式                      。
（2）向上述所得溶液中加入KClO₃溶液，充分反应后，溶液中新增加了VO₂⁺、Cl^–。写出并配平该反应的离子方程式，并标出电子转移的数目和方向                          。
（3）在20.00mL的0.1mol/LVO₂⁺溶液中，加入0.195g锌粉，恰好完成反应，则还原产物可能是         。
a．V         b．V²⁺          c．VO₂⁺        d．VO²⁺
（4）已知V₂O₅能和盐酸反应生成氯气和VO²⁺。请再写一个离子反应方程式，说明还原性：SO₃^2–＞Cl^–＞VO²⁺                                                                  。

Answer 1

（1）V₂O₅ +K₂SO₃+2H₂SO₄→2VOSO₄+K₂SO₄+2H₂O （2分）
(写成离子方程式也给分   V₂O₅ + SO₃^2–+4H⁺→2VO²⁺+ SO₄^2–+2H₂O ) 
（2）（配平1分，电子转移的数目及方向1分）
（3）b（2分）
（4）Cl₂+ SO₃^2–+ H₂O→2Cl^–+ 2H⁺+ SO₄^2–（2分）

试题分析：（1）由题意可知，V₂O₅与稀硫酸、亚硫酸钾反应生成VOSO₄、K₂SO₄，根据原子守恒可知还生成H₂O。其中V的化合价从＋5价降低到＋4价，得到1个电子。亚硫酸钾中S元素的化合价从＋4价升高到＋6价，失去2个电子，因此根据电子得失守恒可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比是1:1，所以配平后方程式为V₂O₅+K₂SO₃+2H₂SO₄＝2VOSO₄+K₂SO₄+2H₂O。
（2）ClO₃^-与VO²⁺反应生成VO₂⁺、Cl^-，氯元素化合价由+5价降低为-1价，共降低6价。V元素化合价由+4升高为+5价，共升高1价，化合价升降最小公倍数为6，故ClO₃^-的系数为1、VO²⁺系数为6，由原子守恒可知成VO₂⁺的系数为6，Cl^-的系数为1，由电荷守恒可知还生成H⁺，系数为6，故有水参加反应，系数为3，因此配平该反应的离子方程式，并标出电子转移的数目和方向为。
（3）0.195g锌粉的物质的量＝0.195g÷65g/mol＝0.003mol，设V元素在还原产物中的化合价为a，则根据电子得失守恒可知0.003×2＝0.02L×0.1mol/L×（5－a），解得a＝2，答案选b。
（4）在氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物的，V₂O₅能和盐酸反应生成氯气和VO²⁺，故还原性Cl^-＞VO²⁺，氯气可以将亚硫酸根氧化生成硫酸根、自身被还原为Cl^-，可以说明还原性SO₃^2-＞Cl^-，反应离子方程式为Cl₂+SO₃^2-+H₂O＝2Cl^-+2H⁺+SO₄^2-。