Question

【题目】二氧化钒(VO2)是一种新型热敏材料。+4价的钒化合物在弱酸性条件下易被氧化。实验室以V2O5为原料合成用于制备VO2的氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体，过程如下：

回答下列问题：

(1) VOC12中V的化合价为 ________。

(2)步骤i中生成VOC12的同时生成一种无色无污染的气体，该化学方程式为___。也可只用浓盐酸与V2O5来制备VOC12溶液，该法的缺点是 _______

(3)步骤ii可在下图装置中进行。

①反应前应通入CO2数分钟的目的是 ________。

②装置B中的试剂是____。

(4)测定氧钒(IV)碱式碳酸铵晶体粗产品中钒的含量。

称量ag样品于锥形瓶中，用20mL蒸馏水与30 mL混酸溶解后，加0.02 mol/LKMnO4溶液至稍过量，充分反应后继续加1 %NaNO2溶液至稍过量，再用尿素除去过量的NaNO2，最后用c mol/L(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，消耗体积为b mL。滴定反应为：VO2++Fe2++2H+= VO2++Fe3++H2O.

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

②粗产品中钒的质量分数的表达式为_________ 。

Answer 1

【答案】+4 2V2O5+N2H42HCl+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O 有氯气生成，污染空气 排除装置中的空气，避免产物被氧化 饱和NaHCO3溶液 将+4的钒化合物氧化为VO2+ 除去过量的KMnO4

【解析】

(1) 根据氧的化合价为-2，氯的化合价为-1，化合物中各元素化合价代数和为0可得，VOC12中V的化合价为+4价；

(2)步骤i中V2O5中加入N2H42HCl和盐酸反应生成VOC12的同时生成一种无色无污染的气体，V2O5被还原为VOCl2，则气体为N2，反应的化学方程式为2V2O5+N2H42HCl+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O；

也可只用浓盐酸与V2O5来制备VOC12溶液，V2O5被还原为VOCl2，则浓盐酸被氧化有氯气生成，污染空气；

(3)①+4价钒化合物在弱酸性条件下易被氧化，为防止+4价钒化合物被氧化，反应前应通入CO2数分钟排除装置中的空气，避免产物被氧化；

②装置B中的试剂用于除去二氧化碳中的氯化氢气气，故所装试剂为饱和NaHCO3溶液；

(4)测定氧钒(IV)碱式碳酸铵晶体粗产品中钒的含量。

称量ag样品于锥形瓶中，用20mL蒸馏水与30 mL混酸溶解后，加0.02 mol/LKMnO4溶液至稍过量，充分反应后继续加1 %NaNO2溶液至稍过量，再用尿素除去过量的NaNO2,最后用c mol/L(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，消耗体积为b mL。滴定反应为：VO2++Fe2++2H+= VO2++Fe3++H2O.

①KMnO4溶液具有强氧化性，其作用是将+4的钒化合物氧化为VO2+；NaNO2溶液的作用是除去过量的KMnO4；

②根据反应VO2++Fe2++2H+= VO2++Fe3++H2O可知，n(VO2+)=n(Fe2+)=bc，根据钒守恒，粗产品中钒的质量分数的表达式为。