Question

1．（1）金屬釩（V）在材料科學(xué)上有重要作用，被稱為“合金的維生素”．以下是測定礦石中釩的含量的兩個(gè)反應(yīng)：
①用稀硫酸溶解五氧化二釩（V₂O₅），得到（VO₂）₂SO₄溶液．寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式V₂O₅+H₂SO₄═（VO₂）₂SO₄+H₂O；
該反應(yīng)不是（選填“是”或“不是”）氧化還原反應(yīng)．
②用已知濃度的硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液，滴定（VO₂）₂SO₄溶液，完成下列離子方程式，方框內(nèi)填數(shù)字，短線上填寫物質(zhì)的化學(xué)式或離子符號．
VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺→VO²⁺+CO₂↑+2H₂O
③當(dāng)收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體11.2L時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為0.5N_A．
④甲同學(xué)提出：上述反應(yīng)能否用鹽酸酸化？乙同學(xué)認(rèn)為：要回答這個(gè)問題還得知道B．
A．VO₂⁺和HCl氧化性相對強(qiáng)弱   B．VO₂⁺和Cl₂氧化性相對強(qiáng)弱   C．上述均不正確
（2）自然界的礦物、巖石的成因和變化受到許多條件的影響．地殼內(nèi)每加深1km，壓強(qiáng)增大約25 000～30 000kPa．在地殼內(nèi)SiO₂和HF存在以下平衡：
SiO₂（s）+4HF（g）?SiF₄（g）+2H₂O（g）△H=-148.9kJ•mol^-1．
根據(jù)題意完成下列填空：
①在地殼深處容易有SiF₄、H₂O氣體逸出，在地殼淺處容易有SiO₂沉積．
②如果上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K值變大，該反應(yīng)AD（選填編號）．
A．一定向正反應(yīng)方向移動         B．在平衡移動時(shí)正反應(yīng)速率先增大后減小
C．一定向逆反應(yīng)方向移動         D．在平衡移動時(shí)逆反應(yīng)速率先減小后增大
③若反應(yīng)的容器容積為2.0L，反應(yīng)時(shí)間8.0min，容器內(nèi)氣體的密度增大了0.12g•L^-1，在這段時(shí)間內(nèi)HF的平均反應(yīng)速率為0.0010mol/（L•min）．

Answer 1

分析 （1）①用稀硫酸溶解五氧化二釩，得到（VO₂）₂SO₄溶液，方程式為氧化物與酸反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：V₂O₅+H₂SO₄═（VO₂）₂SO₄+H₂O，由VO₂⁺中V元素化合價(jià)由+5得到（VO₂）₂SO₄溶液中V元素化合價(jià)由+5，說明該反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)；
②VO₂⁺中V元素化合價(jià)由+5價(jià)降低為VO⁺中+3價(jià)，H₂C₂O₄中碳元素由+3價(jià)升高為CO₂中+4價(jià)，H₂C₂O₄是還原劑；化合價(jià)升降的最小公倍數(shù)為2，所以VO₂⁺系數(shù)為1，H₂C₂O₄系數(shù)為1，再根據(jù)原子守恒（電荷守恒）配平其它物質(zhì)的系數(shù)，用單線橋還原劑中失電子的元素指向得電子的元素；
③由②可知當(dāng)收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體22.4升時(shí)，電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目為N_A；
④鹽酸酸化要考慮鹽酸本身的負(fù)-價(jià)氯的還原性；
（2）利用化學(xué)平衡移動原理、化學(xué)平衡建立的標(biāo)志、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率的相關(guān)知識進(jìn)行分析解決．

解答 解：（1）①用稀硫酸溶解五氧化二釩，得到（VO₂）₂SO₄溶液，方程式為氧化物與酸反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：V₂O₅+H₂SO₄═（VO₂）₂SO₄+H₂O，由VO₂⁺中V元素化合價(jià)由+5得到（VO₂）₂SO₄溶液中V元素化合價(jià)由+5，說明該反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)，
故答案為：V₂O₅+H₂SO₄═（VO₂）₂SO₄+H₂O；不是；
②VO₂⁺中V元素化合價(jià)由+5價(jià)降低為VO²⁺中+4價(jià)，H₂C₂O₄中碳元素由+3價(jià)升高為CO₂中+4價(jià)，H₂C₂O₄是還原劑；化合價(jià)升降的最小公倍數(shù)為2，所以VO²⁺系數(shù)為2，H₂C₂O₄系數(shù)為1，根據(jù)原子守恒可知，VO²⁺，系數(shù)為2，CO₂系數(shù)為2，H₂O系數(shù)為2，然后通過電荷守恒，得空的一項(xiàng)是氫離子，配平后離子方程式為2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺═2VO²⁺+2CO₂+2H₂O，故答案為：2、1、2H⁺、2、2、2H₂O；
③由②可知當(dāng)收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體22.4升時(shí)，電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目為N_A，當(dāng)收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體11.2升時(shí)，電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目為$\frac{11.2}{22.4}$N_A=0.5N_A，
故答案為：0.5N_A；
④鹽酸酸化要考慮鹽酸本身的負(fù)-價(jià)氯的還原性，也就是VO₂⁺ 和Cl₂氧化性相對強(qiáng)弱，故選B；
（2）①SiO₂（s）+4HF（g）?SiF₄（g）+2H₂O（g）+148.9kJ該反應(yīng)為正反應(yīng)體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向右移動，有SiF₄（g）逸出，H₂O（g）凝結(jié)為水，減小壓強(qiáng)有SiO₂（s）沉淀析出；故在地殼深處容易有SiF₄、H₂O 氣體逸出，在地殼淺處容易有 SiO₂沉積，故答案為：SiF₄、H₂O；SiO₂；
②化學(xué)平衡常數(shù)只隨溫度的變化而變化，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)K值變大說明溫度降低平衡右移，溫度降低反應(yīng)速率減小，平衡右移逆反應(yīng)速率增大，故A、D正確，故答案為：AD；
③由容積為2.0L，反應(yīng)時(shí)間8.0min，容器內(nèi)氣體的密度增大了0.12g/L，
則增加的質(zhì)量為2.0L×0.12g/L=0.24g，由反應(yīng)及元素守恒可知，每4molHF反應(yīng)氣體質(zhì)量增加28+16×2=60g，
設(shè)參加反應(yīng)的HF的物質(zhì)量為x，
SiO₂（s）+4HF（g）?SiF₄（g）+2H₂O（g）△m
        4mol     1mol      2mol     60g
        x                          0.24g
$\frac{4mol}{x}$=$\frac{60g}{0.24g}$，解得x=0.016mol，
v（HF）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.016mol}{2L×8.0min}$=0.0010mol/（L•min）
故答案為：0.0010mol/（L•min）．

點(diǎn)評 本題考查氧化還原反應(yīng)配平和計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡，化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡是化學(xué)基本理論的核心知識，是年年必考的內(nèi)容，特別是有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的計(jì)算及影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式及其計(jì)算是高考的重點(diǎn)．