Question

【题目】五氧化二钒(V2O5)在冶金、化工等领域有重要应用。实验室以含钒废料含V2O3、CuO、MnO、SiO2、Al2O3、有机物为原料制备V2O5的一种流程如图：

已知：25℃时，难溶电解质的溶度积常数如表所示：

难溶电解质	Cu(OH)2	Mn(OH)2	Al(OH)3
Ksp	2.2×10-20	4×10-14	1.9×10-33

（1）“焙烧”的目的是__；

（2）“滤渣1”的用途为__写出2种即可；常温下，若“调pH”为7，Cu2+是否能沉淀完全：__填“是”或“否”；溶液中离子浓度小于10-5mol·L-1时，认为该离子沉淀完全

（3）“沉锰”需将温度控制在70℃左右，温度不能过高或过低的原因为__；

（4）结晶所得的NH4VO3需进行水洗、干燥。证明NH4VO3已洗涤干净的实验操作及现象为__；

（5）在煅烧NH4VO3生成的V2O5过程中，固体残留率(×100%)随温度变化的曲线如图所示。其分解过程中先后失去的物质分别是__、__。填写分子式

（6）为测定该产品的纯度，兴趣小组同学准确称取V2O5产品2.000g，加入足量稀硫酸使其完全反应，生成(VO2)2SO4，并配成250mL溶液。取25.00mL溶液用0.1000mol·L-1的H2C2O4标准溶液滴定，滴定到终点时消耗标准液10.00mL。已知滴定过程中H2C2O4被氧化为CO2，VO2+黄色被还原为VO2+蓝色，该反应的离子方程式为__；该产品的纯度为__。

Answer 1

【答案】除去有机物杂质，将V2O3氧化为V2O5 制光导纤维、制玻璃、制硅胶等 是 温度过低，反应速率慢，NH4VO3可能提前结晶析出导致产率低，温度过高，NH4HCO3分解，导致原料利用率低 取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，滴加BaCl2溶液，无明显现象，证明NH4VO3已洗涤干净 NH3 H2O 2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O 91.00%

【解析】

含钒废料(含V2O3、CuO、 MnO、SiO2、A12O3、有机物)焙烧后，有机物杂质会燃烧除去，将V2O3氧化为V2O5；滤渣1为不与硫酸反应的二氧化硅，剩余含有Cu2+、 Mn2+、Al3+和钒离子，调节pH将杂质离子生成难溶物除去，碳酸氢铵除锰，剩余物质NH4VO3煅烧得到V2O5 ；利用氢氧化铜的溶度积公式计算出铜离子的浓度，与10-5比较，小于10-5 则沉淀完全；“沉锰”时所用试制为NH4HCO3，温度过低时，反应速率较慢，NH4VO3可能提前结晶析出，导致产率较低；温度过高时，NH4HCO3分解使原料的利用率降低，并导致环境污染； NH4VO3晶体可能粘附HCO3- ，SO42-等，故加入氧化钡溶液；由图像上不同温度下的固体残留率，得到失去的物质；根据实验现象写出离子方程式，根据离子方程式计算得出产率。据此分析。

(1)由含钒废料的成分和流程图中物质的转化关系知，“焙烧"的目的是除去有机物杂质，并将V2O3氧化为V2O5，故答案为：除去有机物杂质，将V2O3氧化为V2O5；

(2)“滤渣1”为二氧化硅，可用于制作光导纤维，玻璃，制取硅胶，硅单质等，由流程图中信息知，“调pH”的目的是将Cu2+转化为Cu(OH)2沉淀，调节pH为7时，溶液中c(H+)=10-7mol/L，c(OH-)=mol/L==10-7mol/L，

c(Cu2+)==2.2×10-6<10-5，故沉淀完全，故答案为：制光导纤维、制玻璃、制硅胶等；是；

(3)“沉锰”时所用试制为NH4HCO3温度过低时，反应速率较慢，NH4VO3可能提前结晶析出，导致产率较低；退度过高时，NH4HCO3分解使原料的利用率降低，并导致环境污染，故答案为：温度过低，反应速率慢，NH4VO3可能提前结晶析出导致产率低，温度过高，NH4HCO3分解，导致原料利用率低；

(4) NH4VO3晶体可能粘附HCO3-，SO42-等，故证明NH4VO3已洗涤干净的实验操作及现象为：取少量最后一次洗涤液于洁净试管中，滴加BaCl2溶液，无明显现象，证明NH4VO3已洗涤干净，故答案为：取少量最后一次洗涤液于洁净试管中，滴加BaCl2溶液，无明显现象，证明NH4VO3已洗涤干净；

（5）NH4VO3分解的过程中生成氨气和HVO3，210℃时若分解生成酸和氨气，假设起始NH4VO3的质量为117g，则剩余固体占起始固体百分含量为≈85.47%，所以210℃时，剩余固体物质的化学式为HVO3，失去的物质为NH3，380℃时，HVO3进一步分解生成V2O5和水，则剩余固体占起始固体百分含量为=77.78%，故剩余固体是V2O5，失去的物质为H2O，故答案为：NH3；H2O；

（6）已知滴定过程中H2C2O4被氧化为CO2，VO2+黄色（被还原为VO2+蓝色），则离子方程式为；准确称取产品V2O52.0g，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，消耗标准液10.00mL，已知离子方程式为则n(VO2+)=2n(H2C2O4)=2×0.01L×0.1000mol/L，所以250mL溶液中

n(VO2+)=2×0.01L×0.1000mol/L×=0.02mol，所以n(V2O5)=0.01mol，其质量为

0.01mol×182g/mol=1.82g，所以产品的纯度为×100%=91.00%，故答案为：；91.00%。