Question

（2012?焦作一模）隨著材料科學(xué)的發(fā)展，金屬釩及其化合物得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，并被譽(yù)為“合金的維生素”．為回收利用含釩催化劑（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性殘?jiān)�），科研人員最新研制了一種離子交換法回收釩的新工藝，回收率達(dá)91.7%以上．部分含釩物質(zhì)在水中的溶解性如下表所示：

物質(zhì)	VOSO4	V2O5	NH4VO3	（VO2）2SO4
溶解性	可溶	難溶	難溶	易溶

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）₂₃V在元素周期表位于第

四

周期

VB

族．工業(yè)上由V₂O₅冶煉金屬釩常用鋁熱劑法，其用化學(xué)方程式表示為

3V₂O₅+10Al

高溫  .

6V+5Al₂O₃

．
（2）反應(yīng)①的目的是

將V₂O₅轉(zhuǎn)化為可溶性的VOSO₄

．
（3）該工藝中反應(yīng)③的沉淀率（又稱沉礬率）是回收釩的關(guān)鍵之一，寫出該步發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓

．
（4）用酸化的H₂C₂O₄溶液滴定（VO₂）₂SO₄溶液，以測(cè)定反應(yīng)②后溶液中含釩量，寫出配平后完整的離子方程式．

2

VO₂⁺+

1

H₂C₂O₄+

2

H⁺→

2

VO²⁺+

2

 CO₂+

2H₂O

．
（5）經(jīng)過(guò)熱重分析測(cè)得：NH₄VO₃在焙燒過(guò)程中，固體質(zhì)量的減少值（縱坐標(biāo)）隨溫度變化的曲線如右圖所示．則NH₄VO₃在分解過(guò)程中

B

．
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．同時(shí)分解失去H₂O和NH₃
D．同時(shí)分解失去H₂、N₂和H₂O．

Answer 1

分析：（1）釩核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²，據(jù)此確定在周期表中位置；鋁熱反應(yīng)實(shí)質(zhì)是置換反應(yīng)，鋁與五氧化二釩反應(yīng)生成釩與氧化鋁；
（2）由題意和流程圖可知反應(yīng)①的目的，將V₂O₅ 轉(zhuǎn)化為可溶性的VOSO₄，便于分離提純；
（3）依據(jù)流程中的沉淀分離書寫離子方程式；
（4）可用已知濃度的酸化H₂C₂O₄溶液滴定（VO₂）₂SO₄溶液，主要產(chǎn)物為CO₂和VOSO₄，發(fā)生反應(yīng)的離子方程根據(jù)氧化還原反應(yīng)的化合價(jià)升降，正五價(jià)的釩元素被還原為正四價(jià)的釩元素，H₂C₂O₄則被氧化為二氧化碳，寫出產(chǎn)物配平可得離子方程；
（5）根據(jù)NH₄VO₃在焙燒變化的圖象進(jìn)行解答．

解答：解：（1）釩核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²，處于d區(qū)，故釩處于第四周期第ⅤB族；鋁與五氧化二釩反應(yīng)生成釩與氧化鋁，反應(yīng)方程式為3V₂O₅+10Al 

高溫  .

6V+5Al₂O₃，
故答案為：四；VB；3V₂O₅+10Al 

高溫  .

6V+5Al₂O₃；
（2）加入硫酸和亞硫酸鈉，目的是利用氧化還原反應(yīng)，用亞硫酸鈉還原V₂O₅，將V₂O₅ 轉(zhuǎn)化為可溶性的VOSO₄，便于提純，
故答案為：將V₂O₅ 轉(zhuǎn)化為可溶性的VOSO₄；
（3）根據(jù)NH₄VO₃難溶于水，利用復(fù)分解反應(yīng)沉淀VO₃^-，離子方程式為：NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓，
故答案為：NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓；
（4）測(cè)定反應(yīng)②溶液中釩的含量，可用已知濃度的酸化H₂C₂O₄溶液滴定（VO₂）₂SO₄溶液，主要產(chǎn)物為CO₂和VOSO₄，根據(jù)化合價(jià)升降，寫出的離子方程為2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺=2 VO²⁺+2 CO₂↑+2 H₂O，
故答案為：2；1；2；2；2；2H₂O；
（5）根據(jù)NH₄VO₃在焙燒變化的圖象可知：
2NH₄VO₃═V₂O₅+2NH₃↑+H₂O
234g          34g    18g
減少值開始為0～17g，曲線到200℃時(shí)（約為16.0g）曲線開始平直；到約為300℃時(shí)又開始減少（H₂O的質(zhì)量），到350℃時(shí)減少24g時(shí)就不再變化，所以NH₄VO₃在焙燒過(guò)程中200℃時(shí)左右先失去氨；在300～350℃再失去水，
故答案為：B．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了原子符號(hào)的含義、鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)、離子方程的書寫，平時(shí)注意相關(guān)知識(shí)運(yùn)用能力的培養(yǎng)，題目難度中等．