Question

【題目】實驗室以V2O5為原料制備氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體{(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O}，其流程如下：

V2O5VOCl2溶液氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體

(1)“還原”過程中的還原劑是____________(填化學式)。

(2)已知VO2+能被O2氧化，“轉(zhuǎn)化”可在如圖裝置中進行。

①儀器M的名稱是___________，實驗開始前的操作是_________。

②裝置B的作用是__________________。

③加完VOCl2溶液后繼續(xù)攪拌一段時間，使反應(yīng)完全，再進行下列操作，順序為_______(填字母)。

a.錐形瓶口塞上橡膠塞

b.取下P

c.將錐形瓶置于干燥器中，靜置過夜

④得到紫紅色晶體，抽濾，并用飽和NH4HCO3溶液洗滌3次，用無水乙醇洗滌2次，再用乙醚洗滌2次，抽干稱重。用飽和NH4HCO3溶液洗滌除去的陰離子主要是_______(填離子符號)，用無水乙醇洗滌的目的是_______________。

⑤稱量產(chǎn)品于錐形瓶中，用20mL蒸餾水與30mL稀硫酸溶解后，加入0.02mol/L KMnO4溶液至稍過量，充分反應(yīng)后繼續(xù)滴加1%的NaNO2溶液至稍過量，再用尿素除去過量NaNO2，最后用c mol/L (NH4)2Fe(SO4)2標準溶液滴定至終點(已知滴定反應(yīng)為+Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O)，消耗標準溶液的體積為V mL。若(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液部分變質(zhì)，會使測定結(jié)果______________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)，產(chǎn)品中釩的質(zhì)量分數(shù)為_________(以VO2+的量進行計算，列出計算式)。

Answer 1

【答案】N2H4·2HCl 長頸漏斗 檢查裝置的氣密性 除去二氧化碳氣體中的氯化氫 bac Cl- 除去晶體表面的水 偏高

【解析】

根據(jù)合成氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體流程，將V2O5通過鹽酸、N2H4·2HCl的作用，還原為VOCl2，得到的VOCl2與碳酸氫銨溶液同時攪拌將得到氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體；VOCl2轉(zhuǎn)化為氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體的過程如裝置圖所示，向反應(yīng)體系中持續(xù)通入CO2，CO2溶于水生成碳酸，碳酸電離生成氫離子抑制了銨根離子的水解，保證氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨產(chǎn)率的最大化，反應(yīng)完成后，將得到的晶體經(jīng)洗滌、過濾、干雜得到較純晶體，通過滴定的方法測定晶體中V的含量，據(jù)此分析。

(1)反應(yīng)過程中稀鹽酸起到酸性的作用，N2H4·2HCl在反應(yīng)中起到還原劑的作用；

(2)①根據(jù)圖示裝置，儀器M為長頸漏斗；實驗開始前要檢查裝置的氣密性；

②裝置B的作用是除去制備的二氧化碳氣體中含有氯化氫氣體，否則氯化氫與碳酸氫銨會發(fā)生反應(yīng)，降低晶體產(chǎn)率；

③加完VOCl2繼續(xù)攪拌一段時間，此時需要將分液漏斗取出并密封錐形瓶，目的是防止氧氣從分液漏斗中進入錐形瓶，使VO2+被錐形瓶中的氧氣持續(xù)氧化，減少產(chǎn)量，將密封好的錐形瓶放在干燥器中靜置過夜，保證錐形瓶中的反應(yīng)進行徹底，故正確的順序為bac；

④根據(jù)生成物的晶體組成分析，晶體中不含有Cl-，故用飽和NH4HCO3溶液洗滌可除去的陰離子主要是Cl-，減少晶體的溶解；乙醇能與水互溶，利用乙醇具有揮發(fā)性可以除去晶體表面的水分；

⑤若(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液部分變質(zhì)，則還原能力降低，滴定時消耗的標準溶液的體積偏高，會使測定結(jié)果偏高；根據(jù)滴定反應(yīng)+Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O，釩元素的物質(zhì)的量n=n[(NH4)2Fe(SO4)2]=c mol/L×V×10-3L=cV×10-3mol，產(chǎn)品中釩(以VO2+計)的質(zhì)量分數(shù)為。