Question

随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”．已知钒的原子序数为23，相对原子质量为51，试回答下列问题：
（1）钒在元素周期表位于第______周期，第______族．
（2）钒被认为是一种稀土元素，广泛分散于各种矿物中，钾钒铀矿中的化学式为K₂H₆U₂V₂O₁₅（其中钒元素的化合价为+5价）．若用氧化物的形式表示，该化合物的化学式为______．
（3）测定钒含量的方法是先把钒转化成V₂O₅，V₂O₅在酸性溶液里转变成VO₂⁺，再用盐酸、硫酸亚铁、草酸等测定钒．请配平下列反应的化学方程式：______VO₂⁺+______H₂C₂O₄→______VO⁺+______CO₂+______H₂O其中还原剂是______；若反应消耗0.90g草酸，参加反应的钒元素质量是______g．
（4）工业上由V₂O₅冶炼金属钒常用铝热剂法．试用化学方程式表示出来______．

Answer 1

解：（1）钒核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²，处于d区，故钒处于第四周期第ⅤB族．
故答案为：四；ⅤB．
（2）钾钒铀矿中的化学式为K₂H₆U₂V₂O₁₅，用氧化物的形式表示，根据各元素化合价写出相应的氧化物，氧化物之间以“?”隔开，系数配置出现的分数应化为整数，各元素原子数目比不能变化，该化合物的化学式为K₂O?V₂O₅?2UO₃?3H₂O．
故答案为：K₂O?V₂O₅?2UO₃?3H₂O．
（3）VO₂⁺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，根据原子守恒可知，VO⁺，系数为1，CO₂系数为2，H₂O系数为1．配平后离子方程式为VO₂⁺+H₂C₂O₄═VO⁺+2CO₂+H₂O．0.90g草酸的物质的量为=0.01mol，由方程式可知n（VO₂⁺）=0.01mol，所以参加反应的钒元素的质量为0.01mol×51g/mol=0.51g．
故答案为：1、1、1、2、1；还原剂；0.51．
（4）铝与五氧化二钒反应生成钒与氧化铝，反应反应方程式为3V₂O₅+10Al 6V+5Al₂O₃．
故答案为：3V₂O₅+10Al 6V+5Al₂O₃．
分析：（1）钒核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²，据此确定在周期表中位置．
（2）根据各元素化合价写出相应的氧化物，氧化物之间以“?”隔开，系数配置出现的分数应化为整数，各元素原子数目比不能变化．
（3）VO₂⁺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．
0.90g草酸的物质的量为0.01mol，根据离子方程式计算参加反应的n（VO₂⁺），据此计算参加反应的钒元素质量．
（4）铝热反应实质是置换反应，铝与五氧化二钒反应生成钒与氧化铝．
点评：考查氧化还原反应配平、计算等，难度不大，掌握根据电子转移配平方程式．