Question

【題目】五氧化二釩(V2O5)在冶金、化工等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。實驗室以含釩廢料含V2O3、CuO、MnO、SiO2、Al2O3、有機物為原料制備V2O5的一種流程如圖：

已知：25℃時，難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如表所示：

難溶電解質(zhì)	Cu(OH)2	Mn(OH)2	Al(OH)3
Ksp	2.2×10-20	4×10-14	1.9×10-33

（1）“焙燒”的目的是__；

（2）“濾渣1”的用途為__寫出2種即可；常溫下，若“調(diào)pH”為7，Cu2+是否能沉淀完全：__填“是”或“否”；溶液中離子濃度小于10-5mol·L-1時，認為該離子沉淀完全

（3）“沉錳”需將溫度控制在70℃左右，溫度不能過高或過低的原因為__；

（4）結(jié)晶所得的NH4VO3需進行水洗、干燥。證明NH4VO3已洗滌干凈的實驗操作及現(xiàn)象為__；

（5）在煅燒NH4VO3生成的V2O5過程中，固體殘留率(×100%)隨溫度變化的曲線如圖所示。其分解過程中先后失去的物質(zhì)分別是__、__。填寫分子式

（6）為測定該產(chǎn)品的純度，興趣小組同學準確稱取V2O5產(chǎn)品2.000g，加入足量稀硫酸使其完全反應(yīng)，生成(VO2)2SO4，并配成250mL溶液。取25.00mL溶液用0.1000mol·L-1的H2C2O4標準溶液滴定，滴定到終點時消耗標準液10.00mL。已知滴定過程中H2C2O4被氧化為CO2，VO2+黃色被還原為VO2+藍色，該反應(yīng)的離子方程式為__；該產(chǎn)品的純度為__。

Answer 1

【答案】除去有機物雜質(zhì)，將V2O3氧化為V2O5 制光導纖維、制玻璃、制硅膠等 是 溫度過低，反應(yīng)速率慢，NH4VO3可能提前結(jié)晶析出導致產(chǎn)率低，溫度過高，NH4HCO3分解，導致原料利用率低 取少量最后一次洗滌液于潔凈的試管中，滴加BaCl2溶液，無明顯現(xiàn)象，證明NH4VO3已洗滌干凈 NH3 H2O 2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O 91.00%

【解析】

含釩廢料(含V2O3、CuO、 MnO、SiO2、A12O3、有機物)焙燒后，有機物雜質(zhì)會燃燒除去，將V2O3氧化為V2O5；濾渣1為不與硫酸反應(yīng)的二氧化硅，剩余含有Cu2+、 Mn2+、Al3+和釩離子，調(diào)節(jié)pH將雜質(zhì)離子生成難溶物除去，碳酸氫銨除錳，剩余物質(zhì)NH4VO3煅燒得到V2O5 ；利用氫氧化銅的溶度積公式計算出銅離子的濃度，與10-5比較，小于10-5 則沉淀完全；“沉錳”時所用試制為NH4HCO3，溫度過低時，反應(yīng)速率較慢，NH4VO3可能提前結(jié)晶析出，導致產(chǎn)率較低；溫度過高時，NH4HCO3分解使原料的利用率降低，并導致環(huán)境污染； NH4VO3晶體可能粘附HCO3- ，SO42-等，故加入氧化鋇溶液；由圖像上不同溫度下的固體殘留率，得到失去的物質(zhì)；根據(jù)實驗現(xiàn)象寫出離子方程式，根據(jù)離子方程式計算得出產(chǎn)率。據(jù)此分析。

(1)由含釩廢料的成分和流程圖中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系知，“焙燒"的目的是除去有機物雜質(zhì)，并將V2O3氧化為V2O5，故答案為：除去有機物雜質(zhì)，將V2O3氧化為V2O5；

(2)“濾渣1”為二氧化硅，可用于制作光導纖維，玻璃，制取硅膠，硅單質(zhì)等，由流程圖中信息知，“調(diào)pH”的目的是將Cu2+轉(zhuǎn)化為Cu(OH)2沉淀，調(diào)節(jié)pH為7時，溶液中c(H+)=10-7mol/L，c(OH-)=mol/L==10-7mol/L，

c(Cu2+)==2.2×10-6<10-5，故沉淀完全，故答案為：制光導纖維、制玻璃、制硅膠等；是；

(3)“沉錳”時所用試制為NH4HCO3溫度過低時，反應(yīng)速率較慢，NH4VO3可能提前結(jié)晶析出，導致產(chǎn)率較低；退度過高時，NH4HCO3分解使原料的利用率降低，并導致環(huán)境污染，故答案為：溫度過低，反應(yīng)速率慢，NH4VO3可能提前結(jié)晶析出導致產(chǎn)率低，溫度過高，NH4HCO3分解，導致原料利用率低；

(4) NH4VO3晶體可能粘附HCO3-，SO42-等，故證明NH4VO3已洗滌干凈的實驗操作及現(xiàn)象為：取少量最后一次洗滌液于潔凈試管中，滴加BaCl2溶液，無明顯現(xiàn)象，證明NH4VO3已洗滌干凈，故答案為：取少量最后一次洗滌液于潔凈試管中，滴加BaCl2溶液，無明顯現(xiàn)象，證明NH4VO3已洗滌干凈；

（5）NH4VO3分解的過程中生成氨氣和HVO3，210℃時若分解生成酸和氨氣，假設(shè)起始NH4VO3的質(zhì)量為117g，則剩余固體占起始固體百分含量為≈85.47%，所以210℃時，剩余固體物質(zhì)的化學式為HVO3，失去的物質(zhì)為NH3，380℃時，HVO3進一步分解生成V2O5和水，則剩余固體占起始固體百分含量為=77.78%，故剩余固體是V2O5，失去的物質(zhì)為H2O，故答案為：NH3；H2O；

（6）已知滴定過程中H2C2O4被氧化為CO2，VO2+黃色（被還原為VO2+藍色），則離子方程式為；準確稱取產(chǎn)品V2O52.0g，加入足量的稀硫酸使其完全生成(VO2)2SO4，并配成250mL溶液。取25.00mL溶液用0.1000mol/L的H2C2O4溶液滴定，消耗標準液10.00mL，已知離子方程式為則n(VO2+)=2n(H2C2O4)=2×0.01L×0.1000mol/L，所以250mL溶液中

n(VO2+)=2×0.01L×0.1000mol/L×=0.02mol，所以n(V2O5)=0.01mol，其質(zhì)量為

0.01mol×182g/mol=1.82g，所以產(chǎn)品的純度為×100%=91.00%，故答案為：；91.00%。