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?jiān)�），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(zhì)在水中的溶解性如下表所示：

物質(zhì)	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(yè)上由V₂O₅冶煉金屬釩常用鋁熱劑法，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為

3V₂O₅+10Al

高溫  .

6V+5Al₂O₃

．
（2）反應(yīng)①的目的是

將V₂O₅轉(zhuǎn)化為可溶的VOSO₄

．
（3）若用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，則轉(zhuǎn)化②的離子方程式為

VO₂⁺+2OH^-=VO₃^-+H₂O

．
（4）實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)反應(yīng)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(yè)接觸室中的重要催化劑，其催化反應(yīng)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(dá)到平衡，SO₃的體積分?jǐn)?shù)為

6

7

．
①該條件下反應(yīng)2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的平衡常數(shù)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(yīng)實(shí)質(zhì)是置換反應(yīng)，鋁與五氧化二釩反應(yīng)生成釩與氧化鋁；
（2）由題意和流程圖可知反應(yīng)①的目的，將V₂O₅ 轉(zhuǎn)化為可溶性的VOSO₄，便于分離提純；
（3）依據(jù)流程中氫氧化鈉會和VO₂⁺之間反應(yīng)來書寫離子方程式；
（4）根據(jù)焙燒過程需要的儀器來回答；
（5）根據(jù)三行式計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)，據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素來判斷三氧化硫和二氧化硫物質(zhì)的量的變化情況．

解答：解：（1）鋁與五氧化二釩反應(yīng)生成釩與氧化鋁，反應(yīng)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(yīng)，用亞硫酸鈉還原V₂O₅，將V₂O₅ 轉(zhuǎn)化為可溶性的VOSO₄，便于提純，故答案為：將V₂O₅轉(zhuǎn)化為可溶性的VOSO₄；
（3）若用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，氫氧化鈉會和VO₂⁺之間反應(yīng)，離子方程式為：VO₂⁺+2OH^-=VO₃^-+H₂O，故答案為：VO₂⁺+2OH^-=VO₃^-+H₂O；
（4）實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)反應(yīng)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(shè)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(dá)到平衡時(shí)SO₃的體積分?jǐn)?shù)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(shù)K=

c(SO3)2

c(SO2)2?c(O2)

=1620L/mol，故答案為：1620；
②A．化學(xué)平衡2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0，升高溫度，逆向進(jìn)行，所以三氧化硫的物質(zhì)的量減小，二氧化硫的物質(zhì)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(dāng)于增加壓強(qiáng)，所以平衡正向移動，三氧化硫的物質(zhì)的量增加，二氧化硫的物質(zhì)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(diǎn)評：本題涉及化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、鋁熱反應(yīng)的含義以及影響化學(xué)平衡移動的因素等知識，注意知識的遷移和應(yīng)用是解題的關(guān)鍵，難度不大．