Question

釩具有眾多優異的性能，用途十分廣泛，有金屬“維生素”之稱。完成下列填空：
（1）將廢釩催化劑(主要成分V₂O₅)與稀硫酸、亞硫酸鉀溶液混合，充分反應，所得溶液顯酸性、含VO²⁺、K⁺、SO₄^2–等。寫出該反應的化學方程式                      。
（2）向上述所得溶液中加入KClO₃溶液，充分反應后，溶液中新增加了VO₂⁺、Cl^–。寫出并配平該反應的離子方程式，并標出電子轉移的數目和方向                          。
（3）在20.00mL的0.1mol/LVO₂⁺溶液中，加入0.195g鋅粉，恰好完成反應，則還原產物可能是         。
a．V         b．V²⁺          c．VO₂⁺        d．VO²⁺
（4）已知V₂O₅能和鹽酸反應生成氯氣和VO²⁺。請再寫一個離子反應方程式，說明還原性：SO₃^2–＞Cl^–＞VO²⁺                                                                  。

Answer 1

（1）V₂O₅ +K₂SO₃+2H₂SO₄→2VOSO₄+K₂SO₄+2H₂O （2分）
(寫成離子方程式也給分   V₂O₅ + SO₃^2–+4H⁺→2VO²⁺+ SO₄^2–+2H₂O ) 
（2）（配平1分，電子轉移的數目及方向1分）
（3）b（2分）
（4）Cl₂+ SO₃^2–+ H₂O→2Cl^–+ 2H⁺+ SO₄^2–（2分）

試題分析：（1）由題意可知，V₂O₅與稀硫酸、亞硫酸鉀反應生成VOSO₄、K₂SO₄，根據原子守恒可知還生成H₂O。其中V的化合價從＋5價降低到＋4價，得到1個電子。亞硫酸鉀中S元素的化合價從＋4價升高到＋6價，失去2個電子，因此根據電子得失守恒可知，氧化劑與還原劑的物質的量之比是1:1，所以配平后方程式為V₂O₅+K₂SO₃+2H₂SO₄＝2VOSO₄+K₂SO₄+2H₂O。
（2）ClO₃^-與VO²⁺反應生成VO₂⁺、Cl^-，氯元素化合價由+5價降低為-1價，共降低6價。V元素化合價由+4升高為+5價，共升高1價，化合價升降最小公倍數為6，故ClO₃^-的系數為1、VO²⁺系數為6，由原子守恒可知成VO₂⁺的系數為6，Cl^-的系數為1，由電荷守恒可知還生成H⁺，系數為6，故有水參加反應，系數為3，因此配平該反應的離子方程式，并標出電子轉移的數目和方向為。
（3）0.195g鋅粉的物質的量＝0.195g÷65g/mol＝0.003mol，設V元素在還原產物中的化合價為a，則根據電子得失守恒可知0.003×2＝0.02L×0.1mol/L×（5－a），解得a＝2，答案選b。
（4）在氧化還原反應中還原劑的還原性強于還原產物的，V₂O₅能和鹽酸反應生成氯氣和VO²⁺，故還原性Cl^-＞VO²⁺，氯氣可以將亞硫酸根氧化生成硫酸根、自身被還原為Cl^-，可以說明還原性SO₃^2-＞Cl^-，反應離子方程式為Cl₂+SO₃^2-+H₂O＝2Cl^-+2H⁺+SO₄^2-。