Question

3．偏釩酸銨（NH₄VO₃）為白色或微黃色的晶體粉末，微溶于水和氨水，而難溶于冷水，在釩的濕法冶金中占重要地位．
（1）NH₄VO₃中釩的化合價為+5，已知釩（V）的原子序數(shù)為23，試判斷V元素在元素周期表中是否為主族元素：否（填“是”、“否”或“無法判斷”）；
（2）偏釩酸銨在常溫下穩(wěn)定，加熱時易分解生成五氧化二釩（V₂O₅），偏釩酸銨受熱分解的化學(xué)方程式為2NH₄VO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$V₂O₅+2NH₃+H₂O，該反應(yīng)不屬于（填“屬于”或“不屬于”）氧化還原反應(yīng)．
（3）五氧化二釩廣泛應(yīng)用于冶金、化工等行業(yè)，工業(yè)上常用V₂O₅跟金屬鋁粉發(fā)生鋁熱反應(yīng)得到金屬釩，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3V₂O₅+10Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6V+5Al₂O₃，每生成1molV，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為5mol；
（4）釩電池（全稱全釩液流電池）是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動液態(tài)的氧化還原電池，電池總反應(yīng)為VO₂⁺+V²⁺+2H⁺$?_{充電}^{放電}$VO²⁺+V³⁺+H₂O．釩電池基本工作原理示意圖如圖：
①放電時釩電池的正極反應(yīng)式為VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O；
②若用該釩電池進行鐵制品上鍍銅，鐵制品應(yīng)與電池的負(fù)極（填“正極”或“負(fù)極”）相連，若電鍍前兩電極質(zhì)量相等，電鍍過程中轉(zhuǎn)移2mol電子，則兩極質(zhì)量之差為128g．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化合價代數(shù)和為0計算V的化合價，釩（V）的原子序數(shù)為23，位于周期表第四周期ⅤB族；
（2）偏釩酸銨受熱分解生成V₂O₅和氨氣、水；
（3）工業(yè)上常用V₂O₅跟金屬鋁粉發(fā)生鋁熱反應(yīng)得到金屬釩，發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成V和氧化鋁；
（4）①放電時正極發(fā)生還原反應(yīng)；
②若用該釩電池進行鐵制品上鍍銅，鐵為陰極，銅為正極，電極反應(yīng)分別為Cu-2e^-=Cu²⁺、Cu²⁺+2e^-=Cu，電鍍過程中轉(zhuǎn)移2mol電子，兩極分別消耗、生成1molCu．

解答 解：（1）NH₄VO₃中V的化合價為+5價，釩（V）的原子序數(shù)為23，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²，位于周期表第四周期ⅤB族，故答案為：+5；否；
（2）偏釩酸銨受熱分解生成V₂O₅和氨氣、水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH₄VO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$V₂O₅+2NH₃+H₂O，元素化合價沒有發(fā)生變化，不是氧化還原反應(yīng)，
故答案為：2NH₄VO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$V₂O₅+2NH₃+H₂O；不屬于；
（3）工業(yè)上常用V₂O₅跟金屬鋁粉發(fā)生鋁熱反應(yīng)得到金屬釩，發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成V和氧化鋁，反應(yīng)的方程式為3V₂O₅+10Al $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6V+5Al₂O₃，反應(yīng)中V的化合價由+5價降低到0價，則每生成1molV，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為5mol，
故答案為：3V₂O₅+10Al $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6V+5Al₂O₃；5；
（4）①正極反應(yīng)是還原反應(yīng)，由電池總反應(yīng)可知放電時的正極反應(yīng)為VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O，故答案為：VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O；
②若用該釩電池進行鐵制品上鍍銅，鐵為陰極，銅為正極，電極反應(yīng)分別為Cu-2e^-=Cu²⁺、Cu²⁺+2e^-=Cu，電鍍過程中轉(zhuǎn)移2mol電子，兩極分別消耗、生成1molCu，則兩極質(zhì)量之差為2×1mol×64g/mol=128g．
故答案為：負(fù)極；128g．

點評 本題綜合考查原電池知識，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，為高考常見題型和高頻考點，注意把握原電池的工作原理，答題時注意體會電極方程式的書寫方法，難度不大．