Question

12．釩是第四周期第VB族元素，V₂O₅是無臭有毒微溶于水的兩性化合物，是一種中等強(qiáng)度的氧化劑．合成V₂O₅的工業(yè)流程圖如下：

（1）V₂O₅與氫氧化鈉反應(yīng)的離子方程式：V₂O₅+6OH^-=2VO₄^3-+3H₂O．
（2）300℃反應(yīng)器主要目的是把鐵氧化為四氧化三鐵．
（3）600-700℃反應(yīng)器通入氧氣的目的是把四氧化三鐵氧化為氧化鐵．
（4）加入銨鹽后，通過過濾、洗滌和干燥得到純凈的“黃餅”（NH₄）₆V₁₀O₂₈•nH₂O．洗滌“黃餅”選用合適的試劑是C．
A.1%的氨水  B.1%的銨鹽   C.5%的酒精   D．蒸餾水
（5）①“黃餅”（NH₄）₆V₁₀O₂₈•nH₂O含“結(jié)晶水”占質(zhì)量的20.21%，則n為15．
②對上述“黃餅”133.6g進(jìn)行熱重分析：

溫度K	293	373	773
質(zhì)量（g）	133.6	106.6	91.0

寫出溫度為773K所發(fā)生的化學(xué)方程式：（NH₄）₆V₁₀O₂₈•15H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6NH₃↑+5V₂O₅+18H₂O．

Answer 1

分析 釩渣主要含有V₂O₅，SiO₂、Fe、FeO在300°C的反應(yīng)器中通入氧氣加熱反應(yīng)將鐵氧化為四氧化三鐵，得到500°C-600°C硅鐵成渣，600-700℃反應(yīng)器中通入氧氣，氧化四氧化三鐵為氧化鐵，在反應(yīng)器中加入碳酸鈉沉淀鐵離子后在中分離器加入水成渣，加入銨鹽通過過濾、洗滌干燥得到純凈的“黃餅”（NH₄）₆V₁₀O₂₈•nH₂O；
（1）V₂O₅與氫氧化鈉反應(yīng)生成VO₄^3-和H₂O，結(jié)合原則守恒和電荷守恒配平書寫；
（2）300℃反應(yīng)器主要目的是將鐵氧化生成四氧化三鐵；
（3）600-700℃反應(yīng)器通入氧氣的目的是把四氧化三鐵氧化為氧化鐵；
（4）加入銨鹽后，通過過濾、洗滌、干燥得到純凈的“黃餅”，洗滌試劑能洗滌表面的雜質(zhì)，且不能溶解黃餅來分析；
（5）①依據(jù)（NH₄）₆V₁₀O₂₈•nH₂O含“結(jié)晶水”占質(zhì)量的20.21%，列式$\frac{18n}{18×6+51×10+16×28+18n}$×100%=20.21%計(jì)算得到n值；
②結(jié)合化學(xué)式計(jì)算摩爾質(zhì)量，得到黃餅的物質(zhì)的量，計(jì)算若全部失去結(jié)晶水后的固體質(zhì)量，分析判斷在773K受熱反應(yīng)的產(chǎn)物判斷．

解答 解：釩渣主要含有V₂O₅，SiO₂、Fe、FeO在300°C的反應(yīng)器中通入氧氣加熱反應(yīng)將鐵氧化為四氧化三鐵，得到500°C-600°C硅鐵成渣，600-700℃反應(yīng)器中通入氧氣，氧化四氧化三鐵為氧化鐵，在反應(yīng)器中加入碳酸鈉沉淀鐵離子后在中分離器加入水成渣，加入銨鹽通過過濾、洗滌干燥得到純凈的“黃餅”（NH₄）₆V₁₀O₂₈•nH₂O；
（1）V₂O₅與氫氧化鈉反應(yīng)生成VO₄^3-和H₂O，得到離子方程式為V₂O₅+6OH^-=2VO₄^3-+3H₂O，故答案為：V₂O₅+6OH^-=2VO₄^3-+3H₂O；
（2）300℃反應(yīng)器主要目的是除雜，將釩渣中的鐵氧化生成四氧化三鐵，故答案為：把鐵氧化生成四氧化三鐵
（3）600-700℃反應(yīng)器通入氧氣的目的是，把四氧化三鐵氧化為氧化鐵，和二氧化硅形成的硅鐵成渣除去，故答案為：把四氧化三鐵氧化為氧化鐵；
（4）加入銨鹽后，通過過濾、洗滌、干燥得到純凈的“黃餅”，洗滌試劑能洗滌表面的雜質(zhì)，且不能溶解黃餅，則
A.1%的氨水洗滌會引入雜質(zhì)離子銨根離子，故A不符合；
B.1%的銨鹽 洗滌會引入雜質(zhì)離子，故B不符合；
C.5%的酒精可以溶解洗滌黃餅表面的雜質(zhì)，同時避免了損失，且乙醇易揮發(fā)，故C符合；
D．蒸餾水洗滌會溶解黃餅造成損失，故D不符合；
故答案為：C；
（5）①依據(jù)（NH₄）₆V₁₀O₂₈•nH₂O含“結(jié)晶水”占質(zhì)量的20.21%，則$\frac{18n}{18×6+51×10+16×28+18n}$×100%=20.21%，解得n=15，
故答案為：15；
②化學(xué)式為（NH₄）₆V₁₀O₂₈•15₂O，摩爾質(zhì)量M=1336g/mol，則133.6g黃餅的物質(zhì)的量=$\frac{133.6g}{1336g/mol}$=0.1mo，若全部失去結(jié)晶水后的固體質(zhì)量，含結(jié)晶水物質(zhì)的量為1.5mol，質(zhì)量=1.5mol×18g/mol=27g，剩余固體質(zhì)量=133.6g-27g=106.6g，對比圖表數(shù)據(jù)可知是373K時結(jié)晶水全部失去，773K時，此銨鹽繼續(xù)復(fù)分解，若分解得到的V₂O₅，結(jié)合元素守恒：（NH₄）₆V₁₀O₂₈•n15₂O～5V₂O₅，所以V₂O₅物質(zhì)的量為0.5mol，質(zhì)量=182g/mol×0.5mol=91.0g，說明此時黃餅全部分解生成氨氣、五氧化二釩、和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為（NH₄）₆V₁₀O₂₈•15H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6NH₃↑+5V₂O₅+18H₂O，
故答案為：（NH₄）₆V₁₀O₂₈•15H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6NH₃↑+5V₂O₅+18H₂O．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)提純的過程分析判斷，主要是流程分析應(yīng)用和產(chǎn)物的組成計(jì)算判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度較大．