Question

16．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．它在空气中分解能得到V₂O₅，试写出偏钒酸铵分解的方程式：2NH₄VO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$V₂O₅+2NH₃↑+H₂O，该反应属于非氧化还原反应（填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”）．
（3）钒的氧化物五氧化二钒广泛用于冶金、化工等行业，工业上常用铝热反应得到金属钒，该反应方程式为3V₂O₅+10Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6V+5Al₂O₃，得到1molV，需转移的电子的物质的量为5mol．
（4）钒电池（VRB）是一种活性物质呈循环流动液态的二次电池．某钒电池总反应为VO${\;}_{2}^{+}$+V²⁺+2H⁺$?_{充电}^{放电}$VO²⁺+V³⁺+H₂O．
①放电时钒电池的负极反应式为V²⁺-e^-=V³⁺，
②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．

Answer 1

分析 （1）依据化合价代数和为0计算解答；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，依据反应中是否有化合价变化判断是否是氧化还原反应；
（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放电时为原电池，负极发生氧化反应，+2价钒失去电子生成+3价钒；
②电镀池为电解池，阳极为镀层金属，阴极为镀件．

解答 解（1）NH₄VO₃中铵根离子为+1价，O为-2价，根据化合物代数和为0，计算得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；非氧化还原反应；
（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放电时为原电池，负极发生氧化反应，+2价钒失去电子生成+3价钒，电极反应式：V²⁺-e^-=V³⁺；
②电镀池为电解池，阳极为镀层金属，阴极为镀件，铁制品上镀铜铁制品应与电池的负极相连为电解池的阴极；
故答案为：V²⁺-e^-=V³⁺；负极．

点评 本题考查了金属的冶炼与原电池、电解池知识，明确铝热反应原理及原电池、电解池工作原理是解题关键，侧重于学生的分析能力的考查，题目难度不大．