题目内容
【题目】以AlCl3、工业V2O5（纯度为96%）为原料，低温提纯制备高纯V2O5，其主要实验流程如下：
已知：①无水AlCl3升华温度约170℃，在空气中会吸水部分水解。
②VOCl3（三氯氧钒）熔点约78 ℃，沸点约127 ℃，易水解生成V2O5。
③V2O5易溶于碱生成VO
（偏钒酸盐），溶于强酸生成
（氧基钒离子）。
(1)“氯化”产物为VOCl3和Al2O3，装置如图所示。
向反应装置中不断通入氩气的目的是_________；反应温度采用160℃左右的原因是_________。
(2)“沉钒”时控制温度为35 ℃、pH约为1，VOCl3转化为(NH4)2V6O16（多钒酸铵），其离子方程式为_________。
(3)“煅烧”时为避免生成的NH3将产物还原，需采取的措施是_________。
(4)氨解沉钒时也可将VOCl3与氨水作用，生成NH4VO3（为避免反应过于剧烈，需先将一定量VOCl3溶解于水中配制成钒溶液）。沉钒率与钒溶液浓度、氨解温度的关系分别如图1、图2所示。
①钒溶液中会存在少量颗粒状沉淀，其可能成分为_________（填化学式）。
②为确定较适宜的沉钒条件，请结合图曲线，补充完整“探究氨水浓度对沉钒率的影响”的实验方案：_________，使用专用仪器测定并计算沉钒率。（实验中可供选择的试剂：50 g·L－1的钒溶液、10 g·L－1的钒溶液、25 %的优级纯氨水、高纯水）
【答案】排出装置中的水蒸气，以防V2O5水解 该温度下反应能发生，同时将生成的VOCl3及时蒸出分离，又避免AlCl3升华而混入杂质 6VOCl3 +2NH
+10H2O=(NH4)2V6O16+18Cl－+20H＋ 在空气中进行，并不断搅拌 V2O5 取数份等体积、50 g·L－1的钒溶液，分别加入不同体积25 %的优级纯氨水，再加入高纯水使各组溶液总体积相等，水浴加热控制反应温度均为35 ℃（或35-55℃之间任一温度），充分反应相同的时间（或1-2 h）
【解析】
“氯化”：AlCl3、V2O5反应得到VOCl3和Al2O3；“氨解沉钒”：VOCl3、Al2O3、NH4Cl、HCl反应得到(NH4)2V6O16、AlCl3，过滤后AlCl3随滤液除去，得(NH4)2V6O16；“煅烧”(NH4)2V6O16得NH3和V2O5，据此分析解答。
(1)VOCl3易水解生成V2O5，通入氩气排出装置中的水蒸气，以防V2O5水解，无水AlCl3升华温度约170℃，VOCl3沸点约127 ℃，控制在160℃是因为该温度下反应能发生，且生成的VOCl3能及时蒸出，同时还防止AlCl3升华而成为杂质，故答案为：排出装置中的水蒸气，以防V2O5水解；该温度下反应能发生，同时将生成的VOCl3及时蒸出分离，又避免AlCl3升华而混入杂质；
(2)pH约为1，为酸性，结合电荷守恒、原子守恒可得VOCl3转化为(NH4)2V6O16的离子方程式为：6VOCl3 +2NH+10H2O=(NH4)2V6O16+18Cl－+20H＋，故答案为：6VOCl3 +2NH+10H2O=(NH4)2V6O16+18Cl－+20H＋；
(3)空气中有氧化剂O2，“煅烧”时为避免生成的NH3将产物V2O5还原，可使“煅烧”在空气中进行，并不断搅拌，故答案为：在空气中进行，并不断搅拌；
(4)①VOCl3易水解生成V2O5，所以配制钒溶液时会有V2O5颗粒状沉淀生成，故答案为：V2O5；
②“探究氨水浓度对沉钒率的影响”，则可做多组氨水浓度不同、钒溶液浓度相同、温度相同的对比实验，由图2可知，钒溶液浓度太低沉钒率太低，可能导致误差大，所以钒溶液选用浓度为50 g·L－1，可用纯水控制溶液总体积相同。由图3可知，温度高于55℃，沉钒率下降，可能原因是温度高于55℃，氨水分解过多，故应控制温度在55℃以下。具体操作为：取数份等体积、50 g·L－1的钒溶液，分别加入不同体积25 %的优级纯氨水，再加入高纯水使各组溶液总体积相等，水浴加热控制反应温度均为35 ℃（或35-55℃之间任一温度），充分反应相同的时间（或1-2 h），使用专用仪器测定并计算沉钒率，故答案为：取数份等体积、50 g·L－1的钒溶液，分别加入不同体积25 %的优级纯氨水，再加入高纯水使各组溶液总体积相等，水浴加热控制反应温度均为35 ℃（或35-55℃之间任一温度），充分反应相同的时间（或1-2 h）。
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