Question

随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金维生素”。已知钒的原子序数为23，完成下列各题：

(1)钒被认为是一种稀土元素，广泛分散于各种矿物中，钾钒铀矿中的钒原子最外层已达8电子稳定结构，其化学式为K₂H₆U₂V₂O₁₅，若用氧化物的形式表示，该化合物的化学式为__________________。

(2)测定钒含量的方法是先把钒转化成V₂O₅，V₂O₅在酸性溶液里转变成，再用盐酸、硫酸亚铁、草酸等测定钒。请配平下列反应式并表示电子转移的方向和数目：

□+□+H₂C₂O₄□VO⁺+□CO₂+□H₂O

其中还原剂是_________；若消耗0.9 g草酸，所对应钒元素质量是_________g。

Answer 1

解析:将新材料与化学基本概念相结合进行命题，是高考常用的一种命题方法。钒是过渡元素，教材中未出现，题中以信息的形式告诉考生，通过化学式的改写、氧化还原反应方程式的配平及还原剂的判断，考查考生基础知识的掌握情况。

(1)由题意，钾钒铀矿中V的各层电子数分别为2、8、8，故V的化合价为+5(23-18=5)价。再由K₂H₆U₂V₂O₁₅，根据化合价规则可知U的化合价为+6价，化学式改写成氧化物时遵循二不变——一是各元素的化合价不变，二是各原子个数不变，故改写为K₂O·V₂O₅·2UO₃·

3H₂O。

(2)反应中化合价降低总数为2，V是氧化剂；，化合价升高总数为(4-3)×2=2，H₂C₂O₄是还原剂。由化合价升降总数先确定还原剂与氧化产物、氧化剂与还原产物的化学计量数，再用观察法确定水的化学计量数为1。反应中消耗0.9 g H₂C₂O₄时，对应钒元素质量是×51 g·mol^-1=0.51 g。

答案:(1)K₂O·V₂O₅·2UO₃·3H₂O

         H₂C₂O₄      0.51 g