Question

【题目】五氧化二钒(V2O5)在冶金、搪瓷、磁性材料等领域有重要应用。实验室以含钒废料(含V2O3、CuO、MnO、SiO2、A12O3、有机物)为原料制备V2O5的一种流程如图：

已知I．含钒离子在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如表所示：

Ⅱ．25℃时，难溶电解质的溶度积常数如表所示：

Ⅲ．NH4VO3在水中的溶解度：20℃、4.8g·L-1；60℃、24.2g·L-1。

回答下列问题：

（1）“焙烧”的目的是_____。

（2）“滤渣1”的用途为____(写出一种即可)。

（3）通过计算说明，常温下，若“调pH”为7，Cu2+是否沉淀完全____。(溶液中离子浓度小于10-5mol·L-1时，认为该离子沉淀完全)

（4）“沉锰”需将温度控制在70℃左右，温度不能过高或过低的原因为____。

（5）结晶所得NH4VO3需进行洗涤、干燥。合适的洗涤试剂为____；证明NH4VO3已洗涤干净的实验操作及现象为____。

（6）“煅烧”时生成两种能参与大气循环的气体，该反应的化学方程式为_____。

Answer 1

【答案】除去有机物杂质，将V2O3氧化为V2O5 制光导纤维、制玻璃、制硅胶 “调节pH”为7，溶液中，Cu2+沉淀完全； 温度过低，反应速率慢，NH4VO3可能提前结晶析出导致产率低；温度过高，NH4HCO3分解导致原料利用率低 冷水 取少量最后一次洗涤液于洁净试管中，滴加BaCl2溶液，无明显现象，证明NH4VO3已洗涤干净 4NH4VO3+3O2 2V2O5+2N2+8H2O

【解析】

（1）含钒废料中含有有机物杂质，焙烧时会被除去，V2O5是由V2O3制备的，根据V元素化合价的变化分析；

（2）SiO2不与硫酸反应，判断“滤渣1”为SiO2，再写出其用途；

（3）根据溶度积的公式进行计算；

（4）根据温度对反应速率以及对物质的稳定性的影响分析；

（5）根据已知信息NH4VO3的溶解度选择洗涤试剂；检验NH4VO3洗涤干净，只要检验最后一次洗涤液中没有溶液中的硫酸根离子即可；

（6）根据NH4VO3“煅烧”时生成两种能参与大气循环的气体，即产物有V2O5、N2、H2O，据此写出该反应的化学方程式。

（1）焙烧会除去有机物杂质，同时根据V2O3中V元素的化合价为+3价，V2O5中V元素的化合价为+5价知，焙烧还可以将烧V2O3氧化为V2O5；

故答案为：除去有机物杂质，将V2O3氧化为V2O5；

（2）用硫酸酸溶时，SiO2不反应，因此“滤渣1”为SiO2，其用途为制光导纤维、制玻璃、制硅胶等；

故答案为：制光导纤维、制玻璃、制硅胶等(写出一种即可)；

（3）调节pH为7，溶液中c(Cu2+)=molL-1=2.2×10-6molL-1<10-5molL-1，Cu2+沉淀完全；

故答案为：调节pH为7，溶液中c(Cu2+)=molL-1=2.2×10-6molL-1<10-5molL-1，Cu2+沉淀完全；

（4）温度过低，反应速率慢，NH4VO3可能提前结晶析出导致产率低；温度过高，NH4HCO3分解导致原料利用率低；

故答案为：温度过低，反应速率慢，NH4VO3可能提前结晶析出导致产率低；温度过高。NH4HCO3分解导致原料利用率低；

（5）因为NH4VO3在冷水中的溶解度小，在热水中溶解度大，因此选择冷水作洗涤试剂；

若NH4VO3未洗涤干净，则固体上会附着硫酸根离子，因此检验NH4VO3已洗涤干净，只要检验最后一次洗涤液中没有硫酸根离子即可，则实验操作及现象为取少量最后一次洗涤液于洁净试管中，滴加BaCl2溶液，无明显现象，证明NH4VO3已洗涤干净；

故答案为：冷水；取少量最后一次洗涤液于洁净试管中，滴加BaCl2溶液，无明显现象，证明NH4VO3已洗涤干净；

（6）根据“煅烧”时生成两种能参与大气循环的气体，可得该反应的化学方程式为4NH4VO3+3O22V2O5+2N2+8H2O；

故答案为：4NH4VO3+3O22V2O5+2N2+8H2O。