Question

【題目】金屬釩(V)及其化合物有著廣泛的用途。請回答以下問題:

(1)釩在溶液中的主要聚合狀態與溶液的pH關系如圖1所示。V2O74-中V元素的化合價是_____，請寫出溶液中VO3-轉化為V2O74-的離子方程式:________________________。

(2)“弱堿性銨鹽沉釩法”原理是在含有釩元素的溶液中加入銨鹽后形成NH4VO3沉淀，圖2是在工業生產中不同pH環境下沉釩率的測定值。實際工業生產中常選擇pH=7.5為沉釩的最佳條件，當pH超過8.0時沉釩率降低，其原因是溶液中VO3-轉化為V2O74-、____________________________________。(請另寫出一點原因)

(3)NH4VO3在高溫下分解產生的V2O5可作為硫酸工業中2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H=p的催化劑，其催化原理如圖3所示。

①過程a和過程b的化學方程式為:V2O5(s)+SO2(g)=V2O4(s)+SO3(g) △H = q；V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)=2VOSO4(s) △H = r 請寫出過程c的熱化學方程式:_________________。

②t2℃下，反應:2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)△H>0；SO3的平衡轉化率(a)與體系總壓強(p)的關系如圖所示。

t℃下，將2molSO3置于10L密閉容器中，反應達平衡后，體系總壓強為0.10MPa。B點的化學平衡常數的值是__________。

Answer 1

【答案】+5 2VO3-+2OH-V2O74-+H2O pH過大，溶液中的NH4+會轉化為NH3·H2O 2VOSO4(s)=V2O5(s)+SO3(g)+SO2(g)△H=p-q-r 0.00125

【解析】

（1）根據離子中化合價代數和等于離子所帶電荷計算元素化合價；根據圖示，在堿性溶液中VO3-轉化為V2O74-；（2）當pH超過8.0時，溶液中VO3-轉化為V2O74-、溶液中的NH4+會轉化為NH3·H2O，所以導致沉釩率降低；（3）①根據蓋斯定律計算過程c的熱化學方程；②利用“三段式”計算平衡常數

（1）設V2O74-中V元素的化合價是x，則2x+(-2)7=-4，x=+5，所以V2O74-中V元素的化合價是+5；根據圖示，在堿性溶液中VO3-轉化為V2O74-，轉化的離子方程式是2VO3-+2OH-V2O74-+H2O，故答案為：+5，2VO3-+2OH-V2O74-+H2O；

（2）當pH超過8.0時，溶液中VO3-轉化為V2O74-、溶液中的NH4+會轉化為NH3·H2O，所以導致沉釩率降低，故答案為：pH過大，溶液中的NH4+會轉化為NH3·H2O；

（3）①已知①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=p

②V2O5(s)+SO2(g)=V2O4(s)+SO3(g)△H=q

③V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)=2VOSO4(g)△H=r

根據蓋斯定律，①-②-③得2VOSO4(s)=V2O5(s)+SO3(g)+SO2(g)△H=p-q-r，故答案為：2VOSO4(s)=V2O5(s)+SO3(g)+SO2(g)△H=p-q-r；

根據A點得

A點的平衡常數，A、B溫度相同、平衡常數相同，所以B點的平衡常數是0.00125，故答案為：0.00125。