Question

【題目】隨著材料科學的發展，金屬釩及其化合物得到了越來越廣泛的應用，并被譽為“合金維生素”。已知釩的原子序數為23，回答下列問題：

（1）釩被認為是一種稀土元素，廣泛分散于各種礦物中，鉀釩鈾礦中的釩原子最外層已達到8 電子穩定結構，其化學式為K2H6U2V2O15（其中釩元素的化合價為+5價）。若用氧化物的形式表示，該化合物的化學式為：_______________________________。

（2）五氧化二釩是工業制造中的常用催化劑，如工業制硫酸中就利用五氧化二釩作催化劑。從含釩廢催化劑中回收釩，傳統的技術是“氧化焙燒法”,其具體流程為：

其中焙燒是將食鹽和釩鉛礦在空氣中焙燒，這時礦石中所含的V2O5就轉化為NaVO3，然后用水從燒結塊中浸出NaVO3，再用稀硫酸酸化就得到V2O5的水合物，經過煅燒就可得到V2O5。

①配料在焙燒前磨碎的目的是_______________________。

②寫出焙燒過程中V2O5發生反應的化學方程式：___________________________。

（3）測定釩含量的方法是先把釩轉化成V2O5，V2O5在酸性溶液里轉變成VO，再用鹽酸、硫酸亞鐵、草酸等測定釩。反應的化學方程式為：VO2++H2C2O4==VO++2CO2+H2O。若反應消耗0.9 g 草酸，參加反應的釩元素質量是_____g。

（4）以V2O5為催化劑，使SO2轉化為SO3的反應如下：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。某溫度下，SO2的平衡轉化率(a)與體系總壓強(P)的關系如圖所示。

根據圖示回答下列問題：

①將2.0molSO2和1.0molO2置于10L密閉容器中，反應達平衡后，體系總壓強為0.10MPa．該反應的平衡常數表達式為__________，等于______________。

②平衡狀態由A變到B時，平衡常數K（A）______K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）。

Answer 1

【答案】 K2O·V2O5·2UO3· 3H2O 增大接觸面積，使反應充分進行 2V2O5+4NaCl+O24NaVO3+ 2Cl2 0.51 K= 800L·mol-1 =

【解析】(1) 用氧化物的形式表示的前提是保持各種元素化合價不變，所以可同時將原子個數擴大相同的倍數，即化學式是K2O·V2O5·2UO3·3H2O；（2）①粉碎的目的是增大接觸面積，提高反應速率，使反應物充分反應；②根據電子的得失守恒可知，焙燒過程中V2O5發生反應的化學方程式原來2V2O5+4NaCl+O24NaVO3+ 2Cl2；(3)0.9g草酸的物質的量是＝0.01mol，則根據反應的化學方程式VO2++H2C2O4==VO++2CO2+H2O可知，參加反應的釩元素的質量是0.01mol×51g/mol＝0.51g；（4）①反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常數表達式為K=；

2SO2(g) ＋ O2(g) 2SO3(g)

起始 2 1 0

轉化 1.6 0.8 1.6

平衡 0.4 0.2 1.6

K==800 L·mol-1；

②平衡常數隨溫度變化，平衡狀態由A變到B時。溫度不變，平衡常數不變，故K（A）=K（B）。