Question

1．（1）金属钒（V）在材料科学上有重要作用，被称为“合金的维生素”．以下是测定矿石中钒的含量的两个反应：
①用稀硫酸溶解五氧化二钒（V₂O₅），得到（VO₂）₂SO₄溶液．写出该反应的化学方程式V₂O₅+H₂SO₄═（VO₂）₂SO₄+H₂O；
该反应不是（选填“是”或“不是”）氧化还原反应．
②用已知浓度的硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液，滴定（VO₂）₂SO₄溶液，完成下列离子方程式，方框内填数字，短线上填写物质的化学式或离子符号．
VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺→VO²⁺+CO₂↑+2H₂O
③当收集到标准状况下气体11.2L时，转移的电子数目为0.5N_A．
④甲同学提出：上述反应能否用盐酸酸化？乙同学认为：要回答这个问题还得知道B．
A．VO₂⁺和HCl氧化性相对强弱   B．VO₂⁺和Cl₂氧化性相对强弱   C．上述均不正确
（2）自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响．地壳内每加深1km，压强增大约25 000～30 000kPa．在地壳内SiO₂和HF存在以下平衡：
SiO₂（s）+4HF（g）?SiF₄（g）+2H₂O（g）△H=-148.9kJ•mol^-1．
根据题意完成下列填空：
①在地壳深处容易有SiF₄、H₂O气体逸出，在地壳浅处容易有SiO₂沉积．
②如果上述反应的平衡常数K值变大，该反应AD（选填编号）．
A．一定向正反应方向移动         B．在平衡移动时正反应速率先增大后减小
C．一定向逆反应方向移动         D．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
③若反应的容器容积为2.0L，反应时间8.0min，容器内气体的密度增大了0.12g•L^-1，在这段时间内HF的平均反应速率为0.0010mol/（L•min）．

Answer 1

分析 （1）①用稀硫酸溶解五氧化二钒，得到（VO₂）₂SO₄溶液，方程式为氧化物与酸反应，反应方程式为：V₂O₅+H₂SO₄═（VO₂）₂SO₄+H₂O，由VO₂⁺中V元素化合价由+5得到（VO₂）₂SO₄溶液中V元素化合价由+5，说明该反应是非氧化还原反应；
②VO₂⁺中V元素化合价由+5价降低为VO⁺中+3价，H₂C₂O₄中碳元素由+3价升高为CO₂中+4价，H₂C₂O₄是还原剂；化合价升降的最小公倍数为2，所以VO₂⁺系数为1，H₂C₂O₄系数为1，再根据原子守恒（电荷守恒）配平其它物质的系数，用单线桥还原剂中失电子的元素指向得电子的元素；
③由②可知当收集到标准状况下气体22.4升时，电子转移的数目为N_A；
④盐酸酸化要考虑盐酸本身的负-价氯的还原性；
（2）利用化学平衡移动原理、化学平衡建立的标志、化学平衡常数、化学反应速率的相关知识进行分析解决．

解答 解：（1）①用稀硫酸溶解五氧化二钒，得到（VO₂）₂SO₄溶液，方程式为氧化物与酸反应，反应方程式为：V₂O₅+H₂SO₄═（VO₂）₂SO₄+H₂O，由VO₂⁺中V元素化合价由+5得到（VO₂）₂SO₄溶液中V元素化合价由+5，说明该反应是非氧化还原反应，
故答案为：V₂O₅+H₂SO₄═（VO₂）₂SO₄+H₂O；不是；
②VO₂⁺中V元素化合价由+5价降低为VO²⁺中+4价，H₂C₂O₄中碳元素由+3价升高为CO₂中+4价，H₂C₂O₄是还原剂；化合价升降的最小公倍数为2，所以VO²⁺系数为2，H₂C₂O₄系数为1，根据原子守恒可知，VO²⁺，系数为2，CO₂系数为2，H₂O系数为2，然后通过电荷守恒，得空的一项是氢离子，配平后离子方程式为2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺═2VO²⁺+2CO₂+2H₂O，故答案为：2、1、2H⁺、2、2、2H₂O；
③由②可知当收集到标准状况下气体22.4升时，电子转移的数目为N_A，当收集到标准状况下气体11.2升时，电子转移的数目为$\frac{11.2}{22.4}$N_A=0.5N_A，
故答案为：0.5N_A；
④盐酸酸化要考虑盐酸本身的负-价氯的还原性，也就是VO₂⁺ 和Cl₂氧化性相对强弱，故选B；
（2）①SiO₂（s）+4HF（g）?SiF₄（g）+2H₂O（g）+148.9kJ该反应为正反应体积减小的反应，增大压强，平衡向右移动，有SiF₄（g）逸出，H₂O（g）凝结为水，减小压强有SiO₂（s）沉淀析出；故在地壳深处容易有SiF₄、H₂O 气体逸出，在地壳浅处容易有 SiO₂沉积，故答案为：SiF₄、H₂O；SiO₂；
②化学平衡常数只随温度的变化而变化，该反应为放热反应，平衡常数K值变大说明温度降低平衡右移，温度降低反应速率减小，平衡右移逆反应速率增大，故A、D正确，故答案为：AD；
③由容积为2.0L，反应时间8.0min，容器内气体的密度增大了0.12g/L，
则增加的质量为2.0L×0.12g/L=0.24g，由反应及元素守恒可知，每4molHF反应气体质量增加28+16×2=60g，
设参加反应的HF的物质量为x，
SiO₂（s）+4HF（g）?SiF₄（g）+2H₂O（g）△m
        4mol     1mol      2mol     60g
        x                          0.24g
$\frac{4mol}{x}$=$\frac{60g}{0.24g}$，解得x=0.016mol，
v（HF）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.016mol}{2L×8.0min}$=0.0010mol/（L•min）
故答案为：0.0010mol/（L•min）．

点评 本题考查氧化还原反应配平和计算、化学反应速率和化学平衡，化学反应速率和化学平衡是化学基本理论的核心知识，是年年必考的内容，特别是有关化学反应速率和化学平衡的计算及影响因素、化学平衡常数的表达式及其计算是高考的重点．