Question

5．釩及其化合物廣泛應(yīng)用于催化劑和新型電池等．工業(yè)上以富釩爐渣（主要成分為V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）為原料提取五氧化二釩的工藝流程如圖所示：
（1）該工藝可循環(huán)利用的物質(zhì)有NaCl、NH₄Cl．
（2）焙燒爐中發(fā)生的主要反應(yīng)化學(xué)方程式為2V₂O₅+4NaCl+O₂=4NaVO₃+2Cl₂↑，焙燒爐中可用Na₂CO₃代替NaCl與富釩爐渣焙燒制得偏釩酸鈉．用Na₂CO₃代替NaCl的優(yōu)點(diǎn)是：無Cl₂產(chǎn)生，不污染環(huán)境．
（3）234g固體偏釩酸鈉在煅燒過程中，固體的質(zhì)量減少值△W隨溫度變化的曲線如圖所示．其分解過程中a，（NH₄VO₃的相對(duì)分子質(zhì)量為117）

a、先分解失去NH₃，再分解失去H₂O
b、先分解失去H₂O，再分解失去NH₃
c、同時(shí)失去NH₃和H₂O
d、同時(shí)失去H₂、N₂和H₂O
（4）為測定該產(chǎn)品的純度，興趣小組同學(xué)準(zhǔn)確稱取產(chǎn)品V₂O₅ 2.0g，加入足量的稀硫酸使其完全生成（VO₂）₂SO₄，并配成250ml溶液．取25.00ml溶液用0.1000mol/L的H₂C₂O₄溶液滴定，消耗標(biāo)準(zhǔn)液10.00ml．離子方程式為2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺═2VO²⁺+2CO₂↑+2H₂O產(chǎn)品的純度為91%．
（5）V₂O₅ 具有強(qiáng)氧化性，能與鹽酸反應(yīng)生成Cl₂和VO⁺．該反應(yīng)的離子方程式為V₂O₅+4Cl^-+6H⁺=2VO⁺+2Cl₂↑+3H₂O．用V₂O₅、KMnO₄分別于濃鹽酸反應(yīng)制取等量的Cl2時(shí)，消耗V₂O₅、KMnO₄的物質(zhì)的量之比為5：4．

Answer 1

分析 富釩爐渣（主要成分為V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）加氧氣和NaCl焙燒，生成含有雜質(zhì)的偏釩酸鈉，用水溶解，過濾，濾液中加氯化銨和硫酸生成偏釩酸銨和氯化鈉，過濾，濾渣為偏釩酸銨，濾液為氯化鈉溶液，煅燒偏釩酸銨生成氨氣和五氧化二釩，氨氣用鹽酸吸收可以得到氯化銨；
（1）根據(jù)流程分析判斷；
（2）焙燒時(shí)V₂O₅與NaCl、氧氣反應(yīng)生成偏釩酸鈉和氯氣；用Na₂CO₃代替NaCl與富釩爐渣焙燒制得偏釩酸鈉和二氧化碳；
（3）根據(jù)NH₄VO₃在焙燒時(shí)質(zhì)量變化的圖象進(jìn)行解答；
（4）已知離子方程式為2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺═2VO²⁺+2CO₂↑+2H₂O，根據(jù)H₂C₂O₄的物質(zhì)的量求出VO₂⁺的物質(zhì)的量，再求出V₂O₅的質(zhì)量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（5）V₂O₅具有強(qiáng)氧化性，能與鹽酸反應(yīng)生成Cl₂和VO⁺，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒配平方程式；根據(jù)方程式計(jì)算．

解答 解：富釩爐渣（主要成分為V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）加氧氣和NaCl焙燒，生成含有雜質(zhì)的偏釩酸鈉，用水溶解，過濾，濾液中加氯化銨和硫酸生成偏釩酸銨和氯化鈉，過濾，濾渣為偏釩酸銨，濾液為氯化鈉溶液，煅燒偏釩酸銨生成氨氣和五氧化二釩，氨氣用鹽酸吸收可以得到氯化銨；
（1）由流程分析可知，該工藝可循環(huán)利用的物質(zhì)有NaCl、NH₄Cl；
故答案為：NaCl、NH₄Cl；
（2）焙燒時(shí)V₂O₅與NaCl、氧氣反應(yīng)生成偏釩酸鈉和氯氣，其反應(yīng)的方程式為：2V₂O₅+4NaCl+O₂=4NaVO₃+2Cl₂↑；用Na₂CO₃代替NaCl與富釩爐渣焙燒制得偏釩酸鈉和二氧化碳，反應(yīng)中沒有氯氣生成，不會(huì)污染環(huán)境；
故答案為：2V₂O₅+4NaCl+O₂=4NaVO₃+2Cl₂↑；無Cl₂產(chǎn)生，不污染環(huán)境；
（3）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0～34g，曲線到200℃時(shí)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18g時(shí)就不再變化，所以NH₄VO₃在焙燒過程中200℃時(shí)左右先失去氨；在300～350℃再失去水，故a正確；
故答案為：a；
（4）準(zhǔn)確稱取產(chǎn)品V₂O₅ 2.0g，加入足量的稀硫酸使其完全生成（VO₂）₂SO₄，并配成250ml溶液．取25.00ml溶液用0.1000mol/L的H₂C₂O₄溶液滴定，消耗標(biāo)準(zhǔn)液10.00ml，已知離子方程式為2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺═2VO²⁺+2CO₂↑+2H₂O，
則n（VO₂⁺）=2n（H₂C₂O₄）=2×0.01L×0.1000mol/L，
所以250ml溶液中n（VO₂⁺）=2×0.01L×0.1000mol/L×$\frac{250mL}{25mL}$=0.02mol，所以n（V₂O₅）=0.01mol，其質(zhì)量為0.01mol×182g/mol=1.82g，
所以產(chǎn)品的純度為$\frac{1.82}{2}$×100%=92%；
故答案為：92%；
（5）V₂O₅具有強(qiáng)氧化性，能與鹽酸反應(yīng)生成Cl₂和VO⁺，其反應(yīng)的離子方程式為：V₂O₅+4Cl^-+6H⁺=2VO⁺+2Cl₂↑+3H₂O；高錳酸鉀與鹽酸反應(yīng)生成氯氣方程式為：2KMnO₄+16HCl（濃）═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，則分別生成1mol氯氣消耗V₂O₅、KMnO₄的物質(zhì)的量之比為0.5mol：0.4mol=5：4；
故答案為：5：4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)制備方案、氧化還原反應(yīng)滴定及計(jì)算、物質(zhì)的分離提純、對(duì)條件與操作的分析評(píng)價(jià)，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，注意題目信息的遷移運(yùn)用，難度中等．