Question

【題目】二氧化釩(VO2)是一種新型熱敏材料。+4價的釩化合物在弱酸性條件下易被氧化。實驗室以V2O5為原料合成用于制備VO2的氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體，過程如下：

回答下列問題：

(1) VOC12中V的化合價為 ________。

(2)步驟i中生成VOC12的同時生成一種無色無污染的氣體，該化學方程式為___。也可只用濃鹽酸與V2O5來制備VOC12溶液，該法的缺點是 _______

(3)步驟ii可在下圖裝置中進行。

①反應前應通入CO2數分鐘的目的是 ________。

②裝置B中的試劑是____。

(4)測定氧釩(IV)堿式碳酸銨晶體粗產品中釩的含量。

稱量ag樣品于錐形瓶中，用20mL蒸餾水與30 mL混酸溶解后，加0.02 mol/LKMnO4溶液至稍過量，充分反應后繼續加1 %NaNO2溶液至稍過量，再用尿素除去過量的NaNO2，最后用c mol/L(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液滴定至終點，消耗體積為b mL。滴定反應為：VO2++Fe2++2H+= VO2++Fe3++H2O.

①KMnO4溶液的作用是_______ 。NaNO2溶液的作用是______ 。

②粗產品中釩的質量分數的表達式為_________ 。

Answer 1

【答案】+4 2V2O5+N2H42HCl+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O 有氯氣生成，污染空氣 排除裝置中的空氣，避免產物被氧化 飽和NaHCO3溶液 將+4的釩化合物氧化為VO2+ 除去過量的KMnO4

【解析】

(1) 根據氧的化合價為-2，氯的化合價為-1，化合物中各元素化合價代數和為0可得，VOC12中V的化合價為+4價；

(2)步驟i中V2O5中加入N2H42HCl和鹽酸反應生成VOC12的同時生成一種無色無污染的氣體，V2O5被還原為VOCl2，則氣體為N2，反應的化學方程式為2V2O5+N2H42HCl+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O；

也可只用濃鹽酸與V2O5來制備VOC12溶液，V2O5被還原為VOCl2，則濃鹽酸被氧化有氯氣生成，污染空氣；

(3)①+4價釩化合物在弱酸性條件下易被氧化，為防止+4價釩化合物被氧化，反應前應通入CO2數分鐘排除裝置中的空氣，避免產物被氧化；

②裝置B中的試劑用于除去二氧化碳中的氯化氫氣氣，故所裝試劑為飽和NaHCO3溶液；

(4)測定氧釩(IV)堿式碳酸銨晶體粗產品中釩的含量。

稱量ag樣品于錐形瓶中，用20mL蒸餾水與30 mL混酸溶解后，加0.02 mol/LKMnO4溶液至稍過量，充分反應后繼續加1 %NaNO2溶液至稍過量，再用尿素除去過量的NaNO2,最后用c mol/L(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液滴定至終點，消耗體積為b mL。滴定反應為：VO2++Fe2++2H+= VO2++Fe3++H2O.

①KMnO4溶液具有強氧化性，其作用是將+4的釩化合物氧化為VO2+；NaNO2溶液的作用是除去過量的KMnO4；

②根據反應VO2++Fe2++2H+= VO2++Fe3++H2O可知，n(VO2+)=n(Fe2+)=bc，根據釩守恒，粗產品中釩的質量分數的表達式為。