Question

隨材料科學(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．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．該工藝的主要流程如圖1：

部分釩的化合物在水中的溶解性如下表所示，由此回答下列問(wèn)題：

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

（1）₂₃V在元素周期表位于第______周期______族．工業(yè)上由V₂O₅冶煉金屬釩常用鋁熱劑法，其化學(xué)方程式為______ l6V+5Al₂O₃

Answer 1

【答案】分析：（1）₂₃V元素的質(zhì)子數(shù)為23，所以根據(jù)周期表的位置和結(jié)構(gòu)，釩元素位于第四周期，第ⅤB副族，工業(yè)上由V₂O₅冶煉金屬釩常用鋁熱劑法，根據(jù)鋁熱反應(yīng)的原理，寫出冶煉釩的化學(xué)方程式 3V₂O₅+10Al6V+5Al₂O₃；
（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）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；
（4）已知NH₄VO₃在焙燒過(guò)程中150～200℃時(shí)先失去氨；在300～350℃再失去水，根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)計(jì)算出氨氣和水的質(zhì)量，
2NH₄VO₃═V₂O₅+2NH₃↑+H₂O
 234g         34g    18g
減少值開始為0～34g，曲線從150℃開始減少（34gNH₃），到200℃時(shí)（比32.0g低少許）曲線開始平直；到300℃時(shí)又開始減少（H₂O的質(zhì)量），到350℃時(shí)減少52g時(shí)（比48.0g略低）就不再變化．畫出對(duì)應(yīng)固體質(zhì)量減少隨溫度變化的曲線；
解答：解：（1）符號(hào)₂₃V代表的是質(zhì)子數(shù)為23的原子，所以釩元素位于第四周期，第 VB 副族；結(jié)合鋁熱反應(yīng)的原理寫出化學(xué)方程式．故答案：四；VB； 3V₂O₅+10Al6V+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：將V₂O₅ 轉(zhuǎn)化為可溶性的VOSO₄；
（3）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，寫出離子方程為2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺=2 VO²⁺+2 CO₂↑+2 H₂O，
故答案：2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺=2 VO²⁺+2 CO₂↑+2 H₂O；
（4）因方程式為：
2NH₄VO₃═V₂O₅+2NH₃↑+H₂O
234g             34g    18g
減少值開始為0～34g，曲線從150℃開始減少（34gNH₃），到200℃時(shí)（比32.0g低少許）曲線開始平直；到300℃時(shí)又開始減少（H₂O的質(zhì)量），到350℃時(shí)減少52g時(shí)（比48.0g略低）就不再變化．畫出圖象．則有

故答案為：
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，重點(diǎn)考查了作圖能力，反應(yīng)中固體質(zhì)量變化隨溫度變化的曲線描畫．