Question

【題目】金屬釩被譽為“合金的維生素”，常用于催化劑和新型電池。釩(V)在溶液中主要以VO43-(黃色)、VO2+(淺黃色)、VO2+(藍色)、V3+(綠色)、V2+(紫色)等形式存在�；卮鹣铝袉栴}：

(1)工業(yè)中利用V2O5制備金屬釩。

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

4V(s)+5O2(g)=2V2O5(s) △H2=-3109kJ/mol

寫出V2O5與A1反應制備金屬釩的熱化學方程式____________________。

(2)V2O5是一種重要的氧化物，具有以下性質(zhì)：

①V2O5在強堿性溶液中以VO43-形式存在，試寫出V2O5溶于NaOH溶液的離子方程式：___________________________________________。

②V2O5具有強氧化性，溶于濃鹽酸可以得到藍色溶液，試寫出V2O5與濃鹽酸反應的化學反應方程式：________________________________。

(3)VO43-和V2O74-在PH≥13的溶液中可相互轉(zhuǎn)化。室溫下，1.0 mol·L-1的Na3VO4溶液中c(VO43-)隨c(H+)的變化如圖所示。

①寫出溶液中Na3VO4轉(zhuǎn)化為Na4V2O7的離子方程式__________________。

②由圖可知，溶液中c(H+)增大，VO43-的平衡轉(zhuǎn)化率______(填“增大”“減小”或“不變”)。根據(jù)A點數(shù)據(jù)，計算該轉(zhuǎn)化反應的平衡常數(shù)的數(shù)值為_____________。

(4)全釩液流電池是一種優(yōu)良的新型蓄電儲能設備，其工作原理如圖所示：

①放電過程中A電極的反應式為__________________。

②充電過程中，B電極附近溶液顏色變化為___________________。

Answer 1

【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 溶液由綠色變?yōu)樽仙?/span>

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

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

根據(jù)蓋斯定律由①×2.5-②×1.5可得反應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-，其反應的離子方程式為：V2O5+6OH-=2VO43-+3H2O；

②V2O5具有強氧化性，溶于濃鹽酸將其氧化產(chǎn)生氯氣，同時得到藍色溶液，反應的化學反應方程式為：V2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2↑+3H2O；

（3）①由圖可知，在PH≥13的溶液中， VO43-結(jié)合水電離出的氫離子轉(zhuǎn)化為V2O74-，離子方程式為：2VO43-+H2OV2O74-+2OH-；②由圖可知，溶液中c(H+)增大，VO43-的平衡轉(zhuǎn)化率增大；根據(jù)A點數(shù)據(jù)，c(VO43-)=0.2mol/L，改變的c(VO43-)=1.0mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L，則c(V2O74-)=×0.8mol/L =0.4mol/L，c(H+)=5×10-14 mol/L，c(OH-)=0.2mol/L，該轉(zhuǎn)化反應的平衡常數(shù)的數(shù)值為： ==0.4mol/L；（4）①放電過程中做為原電池的正極A電極VO2+得電子產(chǎn)生VO2+，其反應式為：VO2++2H++e-=VO2++H2O；②充電過程中做為電解池，陰極B電極附近V3+得電子轉(zhuǎn)化為V2+，溶液由綠色變?yōu)樽仙��?/span>