Question

2008年10月14日长江商报报道：湖北监利钒污染致近千人患严重皮肤病。监利县有投产和在建的非法钒冶炼厂达9家，非法钒冶炼厂所造成的污染使得草木枯萎，饮水变咸，清河变浊，人畜奇怪病变，曾经的鱼米之乡正受到前所未有的污染威胁。钒和钒(V)的化合物在工业上有重要用途。如五氧化二钒是工业接触法制硫酸的催化剂。查阅资料知，利用钒矿石制五氧化二钒和钒的工艺流程图如下：

（1）钒（V）的原子序数为23，下列对钒在元素周期表中位置和元素类别判断正确的是            。
A．它位于第五周期第Ⅴ_B族    B．它位于第四周期第Ⅴ_B族    C．它是过渡元素 
D．它位于第五周期第Ⅴ_A族    E．它位于第四周期第Ⅴ_A族    F．它与铁位于同一周期
（2）工业上，接触法制硫酸在接触室里发生反应：2SO₂+O₂2SO₃，催化剂一般是V₂O₅­，下列对五氧化二钒作用的描述正确的是            。
A．能增大该反应所需要的能量      B．能提高二氧化硫的转化率      
C．能改变该反应的反应热（△H）  D．能同程度增大正、逆反应速率   
E．能增加SO₂和O₂分子的能量
（3）写出下列化学方程式：
反应I：          ；反应III：                         ；反应IV：        。
（4）预测反应II发生的原因是         ；IV的反应类型是         。

Answer 1

（1）B、C、F；（2）D（3）（I）Ca(VO₃)₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaVO₃（III） 2NH₄VO₃V₂O₅+2NH₃↑+H₂O（IV）10Al+3V₂O₅6V+5Al₂O₃,
(4)NH₄VO₃微溶或难溶于水；置换反应或放热反应或氧化还原反应

（1）判断钒在周期表中位置，可以类比钾、钙在周期表中位置，钙位于第四周期第Ⅱ_A族，而钒原子序数比钙的多3，族序数排列顺序从左至右为：I_A、Ⅱ_A、Ⅲ_B、Ⅳ_B、Ⅴ_B、Ⅵ_B等，钒在周期表中位于第四周期第Ⅴ_B族。副族元素都是过渡元素，铁位于第四周期第Ⅷ族。只有B、C、F项正确；（2）催化剂作用是降低反应所需要能量，即可逆反应的正、逆反应所需要的能量都同程度降低了，A错；同倍数加快正、逆反应速率，所以，平衡不移动，不能提高二氧化硫的转化率，只能缩短达到平衡所需要的时间，B项错误，D项正确。化学反应热只与始、终态物质（包括数量）有关，与反应过程（途径）无关，催化剂不能改变产物的量，所以，反应热不受是否有催化剂影响。C错；升高温度能增大反应物分子的能量，而催化剂不能改变反应物分子的能量，E错误。
（3）反应I属于两种盐发生反应生成两种新盐，符合复分解反应条件；反应III：NH₄VO₃V₂O₅，钒的化合价没有变化，说明它发生非氧化还原反应，类似碳酸氢铵分解：即NH₄VO₃V₂O₅+NH₃+H₂O。根据铝热反应原理，铝与五氧化二钒在高温下反应生成钒和氧化铝；
（4）一般钠盐可溶，氯化铵易溶，根据复分解反应条件，产物的两种盐中至少有一种盐溶解度更小，才能减小反应物的离子浓度，促进平衡向正向移动。因为NaVO₃+NH₄Cl=NH₄VO₃+NaCl.氯化钠是易溶盐，所以，NH₄VO₃可能是微溶盐或难溶盐。10Al+3V₂O₅6V+5Al₂O₃,根据基本反应类型分类，它是置换反应；根据元素化合价是否变化分类，它是氧化还原反应；根据化学反应能量变化分类，铝冶炼难熔金属的反应都是放热反应。