Question

隨著材料科學的發(fā)展，金屬釩及其化合物得到了越來越廣泛的應用，并被譽為“合金的維生素”．為回收利用含釩催化劑（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性殘渣），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91.7%以上．部分含釩物質在水中的溶解性如下表所示：

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

請回答下列問題：
（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，其用化學方程式表示為______．
（2）反應①的目的是______．
（3）該工藝中反應③的沉淀率（又稱沉礬率）是回收釩的關鍵之一，寫出該步發(fā)生反應的離子方程式______．
（4）用酸化的H₂C₂O₄溶液滴定（VO₂）₂SO₄溶液，以測定反應②后溶液中含釩量，寫出配平后完整的離子方程式．
______VO₂⁺+______H₂C₂O₄+______H⁺→______VO²⁺+______ CO₂+______．
（5）經過熱重分析測得：NH₄VO₃在焙燒過程中，固體質量的減少值（縱坐標）隨溫度變化的曲線如右圖所示．則NH₄VO₃在分解過程中______．
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．同時分解失去H₂O和NH₃
D．同時分解失去H₂、N₂和H₂O．

Answer 1

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生成釩與氧化鋁，反應方程式為3V₂O₅+10Al 6V+5Al₂O₃，
故答案為：四；VB；3V₂O₅+10Al 6V+5Al₂O₃；
（2）加入硫酸和亞硫酸鈉，目的是利用氧化還原反應，用亞硫酸鈉還原V₂O₅，將V₂O₅ 轉化為可溶性的VOSO₄，便于提純，
故答案為：將V₂O₅ 轉化為可溶性的VOSO₄；
（3）根據(jù)NH₄VO₃難溶于水，利用復分解反應沉淀VO₃^-，離子方程式為：NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓，
故答案為：NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓；
（4）測定反應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，主要產物為CO₂和VOSO₄，根據(jù)化合價升降，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（約為16.0g）曲線開始平直；到約為300℃時又開始減少（H₂O的質量），到350℃時減少24g時就不再變化，所以NH₄VO₃在焙燒過程中200℃時左右先失去氨；在300～350℃再失去水，
故答案為：B．
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；鋁熱反應實質是置換反應，鋁與五氧化二釩反應生成釩與氧化鋁；
（2）由題意和流程圖可知反應①的目的，將V₂O₅ 轉化為可溶性的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，主要產物為CO₂和VOSO₄，發(fā)生反應的離子方程根據(jù)氧化還原反應的化合價升降，正五價的釩元素被還原為正四價的釩元素，H₂C₂O₄則被氧化為二氧化碳，寫出產物配平可得離子方程；
（5）根據(jù)NH₄VO₃在焙燒變化的圖象進行解答．
點評：本題主要考查了原子符號的含義、鋁熱反應的應用、氧化還原反應的實質、離子方程的書寫，平時注意相關知識運用能力的培養(yǎng)，題目難度中等．