Question

2008年10月14日長江商報報道：湖北監利釩污染致近千人患嚴重皮膚病。監利縣有投產和在建的非法釩冶煉廠達9家，非法釩冶煉廠所造成的污染使得草木枯萎，飲水變咸，清河變濁，人畜奇怪病變，曾經的魚米之鄉正受到前所未有的污染威脅。釩和釩(V)的化合物在工業上有重要用途。如五氧化二釩是工業接觸法制硫酸的催化劑。查閱資料知，利用釩礦石制五氧化二釩和釩的工藝流程圖如下：

（1）釩（V）的原子序數為23，下列對釩在元素周期表中位置和元素類別判斷正確的是            。
A．它位于第五周期第Ⅴ_B族    B．它位于第四周期第Ⅴ_B族    C．它是過渡元素 
D．它位于第五周期第Ⅴ_A族    E．它位于第四周期第Ⅴ_A族    F．它與鐵位于同一周期
（2）工業上，接觸法制硫酸在接觸室里發生反應：2SO₂+O₂2SO₃，催化劑一般是V₂O₅­，下列對五氧化二釩作用的描述正確的是            。
A．能增大該反應所需要的能量      B．能提高二氧化硫的轉化率      
C．能改變該反應的反應熱（△H）  D．能同程度增大正、逆反應速率   
E．能增加SO₂和O₂分子的能量
（3）寫出下列化學方程式：
反應I：          ；反應III：                         ；反應IV：        。
（4）預測反應II發生的原因是         ；IV的反應類型是         。

Answer 1

（1）B、C、F；（2）D（3）（I）Ca(VO₃)₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaVO₃（III） 2NH₄VO₃V₂O₅+2NH₃↑+H₂O（IV）10Al+3V₂O₅6V+5Al₂O₃,
(4)NH₄VO₃微溶或難溶于水；置換反應或放熱反應或氧化還原反應

（1）判斷釩在周期表中位置，可以類比鉀、鈣在周期表中位置，鈣位于第四周期第Ⅱ_A族，而釩原子序數比鈣的多3，族序數排列順序從左至右為：I_A、Ⅱ_A、Ⅲ_B、Ⅳ_B、Ⅴ_B、Ⅵ_B等，釩在周期表中位于第四周期第Ⅴ_B族。副族元素都是過渡元素，鐵位于第四周期第Ⅷ族。只有B、C、F項正確；（2）催化劑作用是降低反應所需要能量，即可逆反應的正、逆反應所需要的能量都同程度降低了，A錯；同倍數加快正、逆反應速率，所以，平衡不移動，不能提高二氧化硫的轉化率，只能縮短達到平衡所需要的時間，B項錯誤，D項正確。化學反應熱只與始、終態物質（包括數量）有關，與反應過程（途徑）無關，催化劑不能改變產物的量，所以，反應熱不受是否有催化劑影響。C錯；升高溫度能增大反應物分子的能量，而催化劑不能改變反應物分子的能量，E錯誤。
（3）反應I屬于兩種鹽發生反應生成兩種新鹽，符合復分解反應條件；反應III：NH₄VO₃V₂O₅，釩的化合價沒有變化，說明它發生非氧化還原反應，類似碳酸氫銨分解：即NH₄VO₃V₂O₅+NH₃+H₂O。根據鋁熱反應原理，鋁與五氧化二釩在高溫下反應生成釩和氧化鋁；
（4）一般鈉鹽可溶，氯化銨易溶，根據復分解反應條件，產物的兩種鹽中至少有一種鹽溶解度更小，才能減小反應物的離子濃度，促進平衡向正向移動。因為NaVO₃+NH₄Cl=NH₄VO₃+NaCl.氯化鈉是易溶鹽，所以，NH₄VO₃可能是微溶鹽或難溶鹽。10Al+3V₂O₅6V+5Al₂O₃,根據基本反應類型分類，它是置換反應；根據元素化合價是否變化分類，它是氧化還原反應；根據化學反應能量變化分類，鋁冶煉難熔金屬的反應都是放熱反應。