Question

20．V₂O₅ 是一種新型光電材料．某課題組模擬生產V₂O₅工藝部分流程如下：
Ⅰ．配制偏釩酸鈉（NaVO₃）溶液
（1）向V₂O₅ 固體中緩慢滴加NaOH溶液，邊加熱邊攪拌至V₂O₅ 固體完全溶解，反應的離子方程式為V₂O₅+2OH^-=2VO₃^-+H₂O．
Ⅱ．沉釩
一定條件下向偏釩酸鈉溶液中加入氯化銨溶液，加熱、攪拌得到偏釩酸銨沉淀．如圖為部分因素對沉釩率的影響．

（2）為了提高沉釩率，應調節(jié)溶液pH=8.0．已知偏釩酸銨微溶于冷水，可溶于熱水，結合圖中信息，生成偏釩酸銨沉淀的反應是吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（3）該課題組對影響沉釩率的其他因素（除溫度和pH）提出如下假設．
假設一：氯化銨溶液的濃度
假設二：偏釩酸鈉溶液濃度
…
（4）結合上述最佳條件設計實驗驗證假設一，寫出實驗步驟與結論．
限選試劑：0.5mol/L的偏釩酸鈉溶液、1mol/L的氯化銨溶液、蒸餾水，常見實驗儀器任選．（提示：沉釩率可用專用儀器測定并計算）

實驗步驟與結論：

Ⅲ．熱分解
（5）偏釩酸銨灼燒產生五氧化二釩，該反應的化學方程式為2NH₄VO₃$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$2NH₃↑+H₂O↑+V₂O₅．

Answer 1

分析 （1）V₂O₅能夠與NaOH反應生成偏釩酸鈉和水；
（2）據圖分析提高沉釩率的pH，隨溫度升高沉釩率增大，說明生成偏釩酸銨沉淀的反應是吸熱反應；
（3）提高沉釩率的其他因素除氯化銨溶液的濃度外偏釩酸鈉溶液濃度也可能有影響；
（4）作對比實驗判斷氯化銨溶液的濃度對沉釩率的影響；
（5）偏釩酸銨灼燒產生五氧化二釩，元素化合價沒有變化，據原子守恒書寫化學方程式．

解答 解：（1）V₂O₅與NaOH反應生成偏釩酸鈉和水，反應的離子方程式為：V₂O₅+2OH^-=2VO₃^-+H₂O，故答案為：V₂O₅+2OH^-=2VO₃^-+H₂O；
（2）據圖可知，pH=8時，沉釩率最高，隨溫度升高沉釩率增大，說明生成偏釩酸銨沉淀的反應是吸熱反應，故答案為：8.0；吸熱；
（3）提高沉釩率的其他因素除氯化銨溶液的濃度外偏釩酸鈉溶液濃度也可能有影響，故答案為：偏釩酸鈉溶液濃度；
（4）探究氯化銨溶液的濃度對沉釩率的影響，應使其他條件相同，氯化銨溶液的濃度不同，再使用專用儀器測定計算沉釩率，據若兩份溶液沉釩率判斷，具體步驟為
①取等體積0.5 mol/L的偏釩酸鈉溶液，分別加入不同體積1 mol/L的氯化銨溶液，加入蒸餾水使兩份溶液總體積相等，
②控制兩份溶液溫度均為50℃，pH均為8，
③使用專用儀器測定計算沉釩率，
若兩份溶液沉釩率不同，則假設一成立．反之則不成立，
故答案為：①取等體積0.5 mol/L的偏釩酸鈉溶液，分別加入不同體積1 mol/L的氯化銨溶液，加入蒸餾水使兩份溶液總體積相等，
②控制兩份溶液溫度均為50℃，pH均為8，
③使用專用儀器測定計算沉釩率，
若兩份溶液沉釩率不同，則假設一成立．反之則不成立；
（5）偏釩酸銨灼燒產生五氧化二釩，同時生成氨氣和水蒸氣，反應方程式為2NH₄VO₃ $\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$2NH₃↑+H₂O↑+V₂O₅，故答案為：2NH₄VO₃ $\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$2NH₃↑+H₂O↑+V₂O₅．

點評 本題通過模擬生產V₂O₅工藝流程考查了化學方程式書寫、離子方程式書寫、探究物質性質的方法和程序、圖象分析，題目難度較大．