Question

【題目】釩(V)是人體必需的微量元素，能預防突發(fā)性心臟病等疾病，其常見化合價有+2、+3、+4、+5，實驗室模擬工業(yè)生產(chǎn)制備V2(CO3)3的步驟如下：

I.取18.20gV2O5放入水中攪拌形成懸濁液，在酸性條件下，通入二氯化硫充分反應可得V2(SO4)3溶液；

II.將V2(SO4)3溶液與足量的碳酸鈉溶液混合，充分反應后過濾，洗滌、干燥，得V2(CO3)3固體22.56g。

已知：+5價V具有氧化性，+3價V具有還原性，易被氧氣氧化。

回答下列問題：

(1)實驗室用Na2SO3固體和H2SO4(濃)制取SO2，可選用的發(fā)生裝置是_____(填“A”或“B”)，利用下述裝置制取并收集干燥的SO2，連接順序為a—____—____—____—_____—f。

(2)步驟I的裝置如下；

①盛放V2O5的儀器D的名稱是_____，裝置C中長頸漏斗的作用是_______。

②通入二氧化硫前和實驗結(jié)束后都要通入N2，目的是________。

③寫出步驟I中反應的離子方程式：___________。

(3)步驟II的洗滌操作中，證明已經(jīng)洗凈的方法是_________；實驗中V2(CO3)3的產(chǎn)率為_______。

Answer 1

【答案】B d e c b 三頸燒瓶 平衡氣壓，防止裝置堵塞 通入SO2前通入N2目的是趕盡裝置內(nèi)的空氣，實驗結(jié)束后通入氮氣是為了趕走裝置內(nèi)的SO2防止污染 2SO2＋V2O5＋2H＋=2SO42－＋2V3＋＋H2O 取最后一次洗出液，向其中滴加稀鹽酸和氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀產(chǎn)生，則已經(jīng)洗凈 80.00%

【解析】

(1)采用濃硫酸與Na2SO3固體的反應制備SO2，不需要加熱，制取的SO2中含有H2O，需要干燥除雜，SO2密度大于空氣，收集時應該長導管進，最后尾氣處理；

(2)V2O5溶于酸性溶液中，+5價的V具有強氧化性，與SO2反應生成V2(SO4)3。V2(SO4)3再與Na2CO3反應得到V2(CO3)3；注意＋3的V容易被O2氧化，注意防氧化。

(1)用Na2SO3固體和濃硫酸反應制取SO2，為固體和液體反應不加熱，應選裝置B；制取的SO2中含有H2O，需要干燥，因此經(jīng)過濃硫酸洗氣，SO2的密度大于空氣，因此收集時長導管進，最后是尾氣處理，連接順序為a-d-e-c-b-f；

(2)①裝置D的名稱為三頸燒瓶；

如果通入氣體過快，內(nèi)部壓強增大，長頸漏斗中的液面會上升，后面的裝置中發(fā)生堵塞，長頸漏斗中的液面會上升，裝置C中的長頸漏斗，可以平衡裝置內(nèi)外的壓強，防堵塞；

②由于產(chǎn)物V2(CO3)3容易被氧化，因此反應前通入N2，排除裝置中的O2，防止產(chǎn)物被氧化；反應后通N2，是為了將裝置中殘留的SO2完全排入NaOH溶液中，防止污染環(huán)境；

③V2O5和SO2在水溶液中反生反應生成V2(SO4)3，根據(jù)電子守恒和電荷守恒可得離子方程式2SO2＋V2O5＋2H＋=2SO42－＋2V3＋＋H2O；

(3)制得的V2(CO3)3沉淀表面吸附有可溶性的SO42－和Na＋，因此可以檢驗SO42－來判斷溶液是否洗滌干凈，操作為取最后一次洗出液，向其中滴加稀鹽酸和氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀產(chǎn)生，則已經(jīng)洗凈；

根據(jù)釩守恒，有V2O5～V2(CO3)3，18.20gV2O5的物質(zhì)的量，則可得到V2(CO3)3的質(zhì)量m=0.1mol×282g·mol－1=28.20g，則產(chǎn)物為。