Question

金属钒(V)及其化合物有着广泛的用途。请回答以下问题:

(1)钒在溶液中的主要聚合状态与溶液的pH关系如图1所示。V₂O₇^4-中V元素的化合价是_____，请写出溶液中VO₃^-转化为V₂O₇^4-的离子方程式:________________________。

(2)“弱碱性铵盐沉钒法”原理是在含有钒元素的溶液中加入铵盐后形成NH₄VO₃沉淀，图2是在工业生产中不同pH环境下沉钒率的测定值。实际工业生产中常选择pH=7.5为沉钒的最佳条件，当pH超过8.0时沉钒率降低，其原因是溶液中VO₃^-转化为V₂O₇^4-、____________________________________。(请另写出一点原因)

(3)NH₄VO₃在高温下分解产生的V₂O₅可作为硫酸工业中2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g) △H=p的催化剂，其催化原理如图3 所示。

①过程a和过程b的化学方程式为:V₂O₅(s)+SO₂(g)=V₂O₄(s)+SO₃(g)  △H = q；V₂O₄(s)+O₂(g)+2SO₂(g)=2VOSO₄(s)  △H = r   请写出过程c 的热化学方程式:_________________。

②t₂℃下，反应: 2SO₃(g) 2SO₂(g)+O₂(g) △H>0；SO₃的平衡转化率(a) 与体系总压强(p)的关系如图所示。

t℃下，将2molSO₃置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。B点的化学平衡常数的值是__________。

Answer

+5 2VO3-+2OH-V2O74-+H2O pH过大，溶液中的NH4+会转化为NH3·H2O 2VOSO4(s)=V2O5(s)+SO3(g)+SO2(g)△H=p-q-r 0.00125

【解析】

（1）根据离子中化合价代数和等于离子所带电荷计算元素化合价；根据图示，在碱性溶液中VO3-转化为V2O74-；（2）当pH超过8.0时，溶液中VO3-转化为V2O74-、溶液中的NH4+会转化为NH3·H2O，所以导致沉钒率降低；（3）①根据盖斯定律计算过程c 的热化学方程；②利用“三段式”计算平衡常数

（1）设V2O74-中V元素的化合价是x，则2x+(-2)7=-4，x=+5，所以V2O74-中V元素的化合价是+5；根据图示，在碱性溶液中VO3-转化为V2O74-，转化的离子方程式是2VO3-+2OH-V2O74-+H2O，故答案为：+5，2VO3-+2OH-V2O74-+H2O；

（2）当pH超过8.0时，溶液中VO3-转化为V2O74-、溶液中的NH4+会转化为NH3·H2O，所以导致沉钒率降低，故答案为：pH过大，溶液中的NH4+会转化为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

根据盖斯定律，①-②-③得2VOSO4(s)=V2O5(s)+SO3(g)+SO2(g)△H=p-q-r，故答案为：2VOSO4(s)=V2O5(s)+SO3(g)+SO2(g)△H=p-q-r；

根据A点得

A点的平衡常数，A、B温度相同、平衡常数相同，所以B点的平衡常数是0.00125，故答案为：0.00125。