题目内容

3．偏钒酸铵（NH4VO3）为白色或微黄色的晶体粉末，微溶于水和氨水，而难溶于冷水，在钒的湿法冶金中占重要地位．
（1）NH4VO3中钒的化合价为+5，已知钒（V）的原子序数为23，试判断V元素在元素周期表中是否为主族元素：否（填“是”、“否”或“无法判断”）；
（2）偏钒酸铵在常温下稳定，加热时易分解生成五氧化二钒（V2O5），偏钒酸铵受热分解的化学方程式为2NH4VO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$V2O5+2NH3+H2O，该反应不属于（填“属于”或“不属于”）氧化还原反应．
（3）五氧化二钒广泛应用于冶金、化工等行业，工业上常用V2O5跟金属铝粉发生铝热反应得到金属钒，该反应的化学方程式为3V2O5+10Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6V+5Al2O3，每生成1molV，转移的电子的物质的量为5mol；
（4）钒电池（全称全钒液流电池）是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池，电池总反应为VO2++V2++2H+$?_{充电}^{放电}$VO2++V3++H2O．钒电池基本工作原理示意图如图：
①放电时钒电池的正极反应式为VO2++2H++e-═VO2++H2O；
②若用该钒电池进行铁制品上镀铜，铁制品应与电池的负极（填“正极”或“负极”）相连，若电镀前两电极质量相等，电镀过程中转移2mol电子，则两极质量之差为128g．

分析 （1）根据化合价代数和为0计算V的化合价，钒（V）的原子序数为23，位于周期表第四周期ⅤB族；
（2）偏钒酸铵受热分解生成V2O5和氨气、水；
（3）工业上常用V2O5跟金属铝粉发生铝热反应得到金属钒，发生铝热反应生成V和氧化铝；
（4）①放电时正极发生还原反应；
②若用该钒电池进行铁制品上镀铜，铁为阴极，铜为正极，电极反应分别为Cu-2e-=Cu2+、Cu2++2e-=Cu，电镀过程中转移2mol电子，两极分别消耗、生成1molCu．

解答 解：（1）NH4VO3中V的化合价为+5价，钒（V）的原子序数为23，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d34s2，位于周期表第四周期ⅤB族，故答案为：+5；否；
（2）偏钒酸铵受热分解生成V2O5和氨气、水，反应的化学方程式为2NH4VO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$V2O5+2NH3+H2O，元素化合价没有发生变化，不是氧化还原反应，
故答案为：2NH4VO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$V2O5+2NH3+H2O；不属于；
（3）工业上常用V2O5跟金属铝粉发生铝热反应得到金属钒，发生铝热反应生成V和氧化铝，反应的方程式为3V2O5+10Al $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6V+5Al2O3，反应中V的化合价由+5价降低到0价，则每生成1molV，转移的电子的物质的量为5mol，
故答案为：3V2O5+10Al $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6V+5Al2O3；5；
（4）①正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为VO2++2H++e-═VO2++H2O，故答案为：VO2++2H++e-═VO2++H2O；
②若用该钒电池进行铁制品上镀铜，铁为阴极，铜为正极，电极反应分别为Cu-2e-=Cu2+、Cu2++2e-=Cu，电镀过程中转移2mol电子，两极分别消耗、生成1molCu，则两极质量之差为2×1mol×64g/mol=128g．
故答案为：负极；128g．

点评 本题综合考查原电池知识，侧重于学生的分析能力的考查，为高考常见题型和高频考点，注意把握原电池的工作原理，答题时注意体会电极方程式的书写方法，难度不大．

练习册系列答案
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1234567…2324
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