Question

釩（V）及其化合物廣泛應(yīng)用于工業(yè)催化、新材料和新能源等領(lǐng)域．
（1）釩元素廣泛分布于各種礦物中，鉀釩礦的主要成分可表示為K₂H₆V₂O₉，若用氧化物的形式表示鉀釩礦，其化學(xué)式為

 

．
（2）冶煉金屬釩的方法為：先把鉀釩礦中的釩元素轉(zhuǎn)化為V₂O₅，再用金屬Ca通過熱還原法獲得釩，則獲得釩的化學(xué)方程式為

 

．
（3）V₂O₅可用于催化SO₂和O₂的反應(yīng)，其催化機(jī)理為：V₂O₅

△，SO2

I

四價釩化合物

△，O2

Ⅱ

V₂O₅則反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的化學(xué)方程式分別為

 

、

 

．
（4）全釩液流儲能電池可實現(xiàn)化學(xué)能和電能的相互轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示．
①當(dāng)左槽溶液顏色逐漸由黃變藍(lán)時，其電極反應(yīng)式為

 

．
②充電過程中，右槽溶液顏色變化的情況是

 

．

Answer 1

考點：常見金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應(yīng)用,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）用氧化物的形式表示鉀釩礦，按照活潑金屬氧化物、不活潑金屬氧化物、水的順序書寫，遵循原子守恒；
（2）由反應(yīng)物、生成物及質(zhì)量守恒定律書寫；
（3）催化機(jī)理為：V₂O₅

△，SO2

I

四價釩化合物

△，O2

Ⅱ

V₂O₅則I中二氧化硫為還原劑，II中氧氣為氧化劑；
（4）①左槽溶液逐漸由黃變藍(lán)，VO₂⁺轉(zhuǎn)變?yōu)閂O²⁺，發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)為原電池的負(fù)極，
②充電過程中，右槽連接電源的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池的陰極，電極反應(yīng)式為V³⁺+e^-=V²⁺．

解答： 解：（1）鉀釩礦的主要成分可表示為K₂H₆V₂O₉，若用氧化物的形式表示鉀釩礦，其化學(xué)式為K₂O?V₂O₅?3H₂O，故答案為：K₂O?V₂O₅?3H₂O；
（2）由反應(yīng)物、生成物及質(zhì)量守恒定律可知反應(yīng)為5Ca+V₂O₅

△   .

5CaO+2V，故答案為：5Ca+V₂O₅

△   .

5CaO+2V；
（3）催化機(jī)理為：V₂O₅

△，SO2

I

四價釩化合物

△，O2

Ⅱ

V₂O₅則I中二氧化硫為還原劑，II中氧氣為氧化劑，反應(yīng)分別為V₂O₅+SO₂

△   .

2VO₂+SO₃、4VO₂+O₂

△   .

2V₂O₅，
故答案為：V₂O₅+SO₂

△   .

2VO₂+SO₃；4VO₂+O₂

△   .

2V₂O₅；
（4）①當(dāng)左槽溶液逐漸由黃變藍(lán)，其電極反應(yīng)式為VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O，說明此時為原電池，且為原電池的正極．
故答案為：VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O；
②充電過程中，右槽連接的是電源負(fù)極，為電解池的陰極，電極反應(yīng)式為V³⁺+e^-=V²⁺，V³⁺為綠色，V²⁺為紫色，故可以看到右槽溶液顏色逐漸由綠色變?yōu)樽仙��?br />故答案為：綠色變?yōu)樽仙��?

點評：本題考查金屬及化合物的綜合應(yīng)用，為高頻考點，把握氧化還原反應(yīng)、原電池原理為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，題目難度不大．