Question

（2013?資陽二模）為回收利用廢釩催化劑（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性殘渣），科研人員最新研制了一種離子交換法回收釩的新工藝．己知：V可形成VO²⁺、VO₂⁺、VO₃^-等多種離子；部分含釩物質在水中的溶解性如下表所示：

物質	VOSO4	V2O5	NH4VO3	（VO2）2SO4
溶解性	可溶	難溶	難溶	易溶

該工藝的主要流程如下：

請回答下列問題：
（1）工業上由V₂O₅冶煉金屬釩常用鋁熱劑法，其反應的化學方程式為

3V₂O₅+10Al

高溫  .

6V+5Al₂O₃

．
（2）反應①的目的是

將V₂O₅轉化為可溶的VOSO₄

．
（3）若用NaOH溶液調節pH，則轉化②的離子方程式為

VO₂⁺+2OH^-=VO₃^-+H₂O

．
（4）實驗室中實現反應③所需主要儀器除三腳架、泥三角、酒精燈外，必不可少的是

坩堝

．
（5）V₂O₅為硫酸工業接觸室中的重要催化劑，其催化反應為2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，在容積為2.0L的密閉容器中充入2mol SO₂、1mol O₂，一定條件下達到平衡，SO₃的體積分數為

6

7

．
①該條件下反應2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的平衡常數為

1620

；
②下列措施能使

n(SO3)

n(SO2)

增大的是

C

．
A．升高溫度
B．保持溫度和容積不變，再充入2mol He
C．保持溫度和容積不變，再充入2mol SO₂和1mol O₂
D．不用V₂O₅作催化劑，改用其它更高效催化劑．

Answer 1

分析：（1）鋁熱反應實質是置換反應，鋁與五氧化二釩反應生成釩與氧化鋁；
（2）由題意和流程圖可知反應①的目的，將V₂O₅ 轉化為可溶性的VOSO₄，便于分離提純；
（3）依據流程中氫氧化鈉會和VO₂⁺之間反應來書寫離子方程式；
（4）根據焙燒過程需要的儀器來回答；
（5）根據三行式計算化學反應的平衡常數，據影響化學反應速率的因素來判斷三氧化硫和二氧化硫物質的量的變化情況．

解答：解：（1）鋁與五氧化二釩反應生成釩與氧化鋁，反應方程式為3V₂O₅+10Al

高溫  .

6V+5Al₂O₃，故答案為：3V₂O₅+10Al

高溫  .

6V+5Al₂O₃；
（2）加入硫酸和亞硫酸鈉，目的是利用氧化還原反應，用亞硫酸鈉還原V₂O₅，將V₂O₅ 轉化為可溶性的VOSO₄，便于提純，故答案為：將V₂O₅轉化為可溶性的VOSO₄；
（3）若用NaOH溶液調節pH，氫氧化鈉會和VO₂⁺之間反應，離子方程式為：VO₂⁺+2OH^-=VO₃^-+H₂O，故答案為：VO₂⁺+2OH^-=VO₃^-+H₂O；
（4）實驗室中實現反應③焙燒所需主要儀器：三腳架、泥三角、酒精燈，坩堝，故答案為：坩堝；
（5）①設二氧化硫的變化量是x，
         2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
初始濃度：1        0.5       0
變化濃度：x        0.5x      x
平衡濃度：1-x      0.5（1-x） x
達到平衡時SO₃的體積分數為

6

7

，所以

x

1-x+0.5(1-x)+x

=

6

7

，解得x=0.9mol/L
所以平衡常數K=

c(SO3)2

c(SO2)2?c(O2)

=1620L/mol，故答案為：1620；
②A．化學平衡2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，升高溫度，逆向進行，所以三氧化硫的物質的量減小，二氧化硫的物質的量增加，所以比值減小，故A錯誤；
B．保持溫度和容積不變，再充入2molHe，各組分的濃度不變，平衡不移動，所以比值不變，故B錯誤；
C．保持溫度和容積不變，再充入2molSO₂和1molO₂，相當于增加壓強，所以平衡正向移動，三氧化硫的物質的量增加，二氧化硫的物質的量減小，所以比值增大，故C正確；
D．不用V₂O₅作催化劑，改用其它更高效催化劑，也不會引起平衡的移動，所以比值不變，故D錯誤．
故選C．

點評：本題涉及化學平衡的有關計算、鋁熱反應的含義以及影響化學平衡移動的因素等知識，注意知識的遷移和應用是解題的關鍵，難度不大．