问题 问答题

随着材料科学的发展,金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用,并被誉为“合金的维生素”.为回收利用含钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,回收率达91.7%以上.部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示:

物质VOSO4V2O5NH4VO3(VO22SO4
溶解性可溶难溶难溶易溶

请回答下列问题:

(1)23V在元素周期表位于第______周期______族.工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法,其用化学方程式表示为______.

(2)反应①的目的是______.

(3)该工艺中反应③的沉淀率(又称沉矾率)是回收钒的关键之一,写出该步发生反应的离子方程式______.

(4)用酸化的H2C2O4溶液滴定(VO22SO4溶液,以测定反应②后溶液中含钒量,写出配平后完整的离子方程式.

______VO2++______H2C2O4+______H+→______VO2++______ CO2+______.

(5)经过热重分析测得:NH4VO3在焙烧过程中,固体质量的减少值(纵坐标)随温度变

化的曲线如右图所示.则NH4VO3在分解过程中______.

A.先分解失去H2O,再分解失去NH3

B.先分解失去NH3,再分解失去H2O

C.同时分解失去H2O和NH3

D.同时分解失去H2、N2和H2O.

答案

(1)钒核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,处于d区,故钒处于第四周期第ⅤB族;铝与五氧化二钒反应生成钒与氧化铝,反应方程式为3V2O5+10Al 

 高温 
.
 
6V+5Al2O3

故答案为:四;VB;3V2O5+10Al 

 高温 
.
 
6V+5Al2O3

(2)加入硫酸和亚硫酸钠,目的是利用氧化还原反应,用亚硫酸钠还原V2O5,将V2O5 转化为可溶性的VOSO4,便于提纯,

故答案为:将V2O5 转化为可溶性的VOSO4

(3)根据NH4VO3难溶于水,利用复分解反应沉淀VO3-,离子方程式为:NH4++VO3-=NH4VO3↓,

故答案为:NH4++VO3-=NH4VO3↓;

(4)测定反应②溶液中钒的含量,可用已知浓度的酸化H2C2O4溶液滴定(VO22SO4溶液,主要产物为CO2和VOSO4,根据化合价升降,写出的离子方程为2VO2++H2C2O4+2H+=2 VO2++2 CO2↑+2 H2O,

故答案为:2;1;2;2;2;2H2O;

(5)根据NH4VO3在焙烧变化的图象可知:

2NH4VO3═V2O5+2NH3↑+H2O

234g          34g    18g

减少值开始为0~17g,曲线到200℃时(约为16.0g)曲线开始平直;到约为300℃时又开始减少(H2O的质量),到350℃时减少24g时就不再变化,所以NH4VO3在焙烧过程中200℃时左右先失去氨;在300~350℃再失去水,

故答案为:B.

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