[题目]金属钒被誉为“合金的维生素 .常用于催化剂和新型电池.钒(V)在溶液中主要以VO43-.VO2+.VO2+.V3+.V2+等形式存在.回答下列问题:(1)工业中利用V2O5制备金属钒.4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H1=-2834kJ/mol 4V(s)+5O2(g)=2V2O5(s) △H2=-3109kJ/mol写出V2O5与A1反应制备� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】金属钒被誉为“合金的维生素”，常用于催化剂和新型电池。钒(V)在溶液中主要以VO43-(黄色)、VO2+(浅黄色)、VO2+(蓝色)、V3+(绿色)、V2+(紫色)等形式存在。回答下列问题：

(1)工业中利用V2O5制备金属钒。

4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H1=-2834kJ/mol

4V(s)+5O2(g)=2V2O5(s) △H2=-3109kJ/mol

写出V2O5与A1反应制备金属钒的热化学方程式____________________。

(2)V2O5是一种重要的氧化物，具有以下性质：

①V2O5在强碱性溶液中以VO43-形式存在，试写出V2O5溶于NaOH溶液的离子方程式：___________________________________________。

②V2O5具有强氧化性，溶于浓盐酸可以得到蓝色溶液，试写出V2O5与浓盐酸反应的化学反应方程式：________________________________。

(3)VO43-和V2O74-在PH≥13的溶液中可相互转化。室温下，1.0 mol·L-1的Na3VO4溶液中c(VO43-)随c(H+)的变化如图所示。

①写出溶液中Na3VO4转化为Na4V2O7的离子方程式__________________。

②由图可知，溶液中c(H+)增大，VO43-的平衡转化率______(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算该转化反应的平衡常数的数值为_____________。

(4)全钒液流电池是一种优良的新型蓄电储能设备，其工作原理如图所示：

①放电过程中A电极的反应式为__________________。

②充电过程中，B电极附近溶液颜色变化为___________________。

【答案】 10Al(s)+3V2O3（s）=5Al2O3(s)+6V(s) △H=-2421.5kJ/mol V2O5+6OH-=2VO43-+3H2O V2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2↑+3H2O 2VO43-+H2OV2O74-+2OH- 增大 0.4 VO2++2H++e-=VO2++H2O 溶液由绿色变为紫色

【解析】（1）①4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H1=-2834kJ/mol

②4V(s)+5O2(g)=2V2O5(s) △H2=-3109kJ/mol

根据盖斯定律由①×2.5-②×1.5可得反应10Al(s)+3V2O3（s）=5Al2O3(s)+6V(s) △H=2.5△H1-1.5△H2=2.5×（-2834kJ/mol）-1.5×（-3109kJ/mol）=-2421.5kJ/mol；

(2) ① V2O5溶于NaOH溶液生成VO43-，其反应的离子方程式为：V2O5+6OH-=2VO43-+3H2O；

②V2O5具有强氧化性，溶于浓盐酸将其氧化产生氯气，同时得到蓝色溶液，反应的化学反应方程式为：V2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2↑+3H2O；

（3）①由图可知，在PH≥13的溶液中， VO43-结合水电离出的氢离子转化为V2O74-，离子方程式为：2VO43-+H2OV2O74-+2OH-；②由图可知，溶液中c(H+)增大，VO43-的平衡转化率增大；根据A点数据，c(VO43-)=0.2mol/L，改变的c(VO43-)=1.0mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L，则c(V2O74-)=×0.8mol/L =0.4mol/L，c(H+)=5×10-14 mol/L，c(OH-)=0.2mol/L，该转化反应的平衡常数的数值为： ==0.4mol/L；（4）①放电过程中做为原电池的正极A电极VO2+得电子产生VO2+，其反应式为：VO2++2H++e-=VO2++H2O；②充电过程中做为电解池，阴极B电极附近V3+得电子转化为V2+，溶液由绿色变为紫色。