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【题目】某十钒酸铵[(NH4)xH6-xV10O28·yH2O(其中钒为+5价)]常用来制造高端钒铝合金。

Ⅰ. (NH4)xH6-xV10O28·yH2O的制备

将NH4VO3溶于pH为4的弱酸性介质后,加入乙醇,过滤得到(NH4)xH6-xV10O28·yH2O晶体。乙醇的作用是____________________________________。

Ⅱ. (NH4)xH6-xV10O28·yH2O的组成测定

(1) NH4+含量测定

准确称取0.363 6 g该十钒酸铵晶体,加入蒸馏水和NaOH溶液,加热煮沸,生成的氨气用20.00 mL 0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液吸收。用等浓度的NaOH标准溶液滴定过量盐酸,消耗NaOH标准溶液8.00 mL。

(2) V10O(M=958 g·mol-1)含量测定

步骤1:准确称取0.3636 g该十钒酸铵晶体,加入适量稀硫酸,微热使之溶解。

步骤2:加入蒸馏水和NaHSO3,充分搅拌,使V10O完全转化为VO2+。

步骤3:加适量稀硫酸酸化,加热煮沸,除去溶液中+4价硫。

步骤4:用0.020 00 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定,终点时消耗30.00 mL KMnO4标准溶液(该过程中钒被氧化至+5价,锰被还原至+2价)。

①写出步骤2反应的离子方程式:____________________________________。

②若未进行步骤3操作,则数值y将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

③通过计算确定该十钒酸铵晶体的化学式(写出计算过程)。________

【答案】促进十钒酸铵晶体的析出 5HSO3-+V10O+21H+=10VO2++5SO42-+13H2O 偏小 n(NH4+)==1.2×10-3 mol,n(V10O)==3.0×10-4 mol,x==4,n(H2O)==3.0×10-3 mol,y==10,该十钒酸铵晶体的化学式为(NH4)4H2V10O28·10H2O。

【解析】

Ⅰ.(NH4)xH6-xV10O28·yH2O在乙醇中的溶解度较小;

Ⅱ. ①根据氧化还原反应原理分析;

②若未进行步骤3操作,则溶液中+4价硫与KMnO4能发生氧化还原反应,使消耗的KMnO4的体积偏大,V10O286-物质的量偏大, y将偏小;

③实验I中,n(NH3)=n(HCl)-n(NaOH),实验II中发生的反应:V10O286-+5HSO3-+21H+=10VO2++5SO42-+13H2O,5VO2++MnO4-+H2O=Mn2++5VO2++2H+,则V10O286-~10VO2+~2MnO4-,根据高锰酸钾的物质的量求出V10O286-的物质的量,利用物质的量之比等于微粒数目比求出x,再根据质量守恒定律求出水的质量和n的值。

Ⅰ.(NH4)xH6-xV10O28·yH2O在乙醇中的溶解度较小,乙醇的作用是促进十钒酸铵晶体的析出;

Ⅱ. ①步骤2:加入蒸馏水和NaHSO3,充分搅拌,使V10O完全转化为VO2+,HSO3-被氧化为SO42-,根据氧化还原反应原理进行配平,则反应的离子方程式为:5HSO3-+V10O+21H+=10VO2++5SO42-+13H2O;

②若未进行步骤3操作,则溶液中+4价硫与KMnO4能发生氧化还原反应,使消耗的KMnO4的体积偏大,根据方程式计算得到的V10O286-物质的量偏大,步骤4中的数值y将偏小;

③实验I中,n(NH3)=n(HCl)-n(NaOH),实验II中发生的反应:V10O286-+5HSO3-+21H+=10VO2++5SO42-+13H2O,5VO2++MnO4-+H2O=Mn2++5VO2++2H+,则V10O286-~10VO2+~2MnO4-,n(NH4+)==1.2×10-3 ol,n(V10O)==3.0×10-4 mol,x==4,n(H2O)==3.0×10-3 mol,y==10,该十钒酸铵晶体的化学式为(NH4)4H2V10O28·10H2O。

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