Question

5．钒及其化合物广泛应用于催化剂和新型电池等．工业上以富钒炉渣（主要成分为V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）为原料提取五氧化二钒的工艺流程如图所示：
（1）该工艺可循环利用的物质有NaCl、NH₄Cl．
（2）焙烧炉中发生的主要反应化学方程式为2V₂O₅+4NaCl+O₂=4NaVO₃+2Cl₂↑，焙烧炉中可用Na₂CO₃代替NaCl与富钒炉渣焙烧制得偏钒酸钠．用Na₂CO₃代替NaCl的优点是：无Cl₂产生，不污染环境．
（3）234g固体偏钒酸钠在煅烧过程中，固体的质量减少值△W随温度变化的曲线如图所示．其分解过程中a，（NH₄VO₃的相对分子质量为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、同时失去NH₃和H₂O
d、同时失去H₂、N₂和H₂O
（4）为测定该产品的纯度，兴趣小组同学准确称取产品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，消耗标准液10.00ml．离子方程式为2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺═2VO²⁺+2CO₂↑+2H₂O产品的纯度为91%．
（5）V₂O₅ 具有强氧化性，能与盐酸反应生成Cl₂和VO⁺．该反应的离子方程式为V₂O₅+4Cl^-+6H⁺=2VO⁺+2Cl₂↑+3H₂O．用V₂O₅、KMnO₄分别于浓盐酸反应制取等量的Cl2时，消耗V₂O₅、KMnO₄的物质的量之比为5：4．

Answer 1

分析 富钒炉渣（主要成分为V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）加氧气和NaCl焙烧，生成含有杂质的偏钒酸钠，用水溶解，过滤，滤液中加氯化铵和硫酸生成偏钒酸铵和氯化钠，过滤，滤渣为偏钒酸铵，滤液为氯化钠溶液，煅烧偏钒酸铵生成氨气和五氧化二钒，氨气用盐酸吸收可以得到氯化铵；
（1）根据流程分析判断；
（2）焙烧时V₂O₅与NaCl、氧气反应生成偏钒酸钠和氯气；用Na₂CO₃代替NaCl与富钒炉渣焙烧制得偏钒酸钠和二氧化碳；
（3）根据NH₄VO₃在焙烧时质量变化的图象进行解答；
（4）已知离子方程式为2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺═2VO²⁺+2CO₂↑+2H₂O，根据H₂C₂O₄的物质的量求出VO₂⁺的物质的量，再求出V₂O₅的质量和质量分数；
（5）V₂O₅具有强氧化性，能与盐酸反应生成Cl₂和VO⁺，根据得失电子守恒和原子守恒配平方程式；根据方程式计算．

解答 解：富钒炉渣（主要成分为V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）加氧气和NaCl焙烧，生成含有杂质的偏钒酸钠，用水溶解，过滤，滤液中加氯化铵和硫酸生成偏钒酸铵和氯化钠，过滤，滤渣为偏钒酸铵，滤液为氯化钠溶液，煅烧偏钒酸铵生成氨气和五氧化二钒，氨气用盐酸吸收可以得到氯化铵；
（1）由流程分析可知，该工艺可循环利用的物质有NaCl、NH₄Cl；
故答案为：NaCl、NH₄Cl；
（2）焙烧时V₂O₅与NaCl、氧气反应生成偏钒酸钠和氯气，其反应的方程式为：2V₂O₅+4NaCl+O₂=4NaVO₃+2Cl₂↑；用Na₂CO₃代替NaCl与富钒炉渣焙烧制得偏钒酸钠和二氧化碳，反应中没有氯气生成，不会污染环境；
故答案为：2V₂O₅+4NaCl+O₂=4NaVO₃+2Cl₂↑；无Cl₂产生，不污染环境；
（3）根据NH₄VO₃在焙烧变化的图象可知：
2NH₄VO₃═V₂O₅+2NH₃↑+H₂O
234g          34g  18g
减少值开始为0～34g，曲线到200℃时曲线开始平直；到约为300℃时又开始减少（H₂O的质量），到350℃时减少18g时就不再变化，所以NH₄VO₃在焙烧过程中200℃时左右先失去氨；在300～350℃再失去水，故a正确；
故答案为：a；
（4）准确称取产品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，消耗标准液10.00ml，已知离子方程式为2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺═2VO²⁺+2CO₂↑+2H₂O，
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×$\frac{250mL}{25mL}$=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$\frac{1.82}{2}$×100%=92%；
故答案为：92%；
（5）V₂O₅具有强氧化性，能与盐酸反应生成Cl₂和VO⁺，其反应的离子方程式为：V₂O₅+4Cl^-+6H⁺=2VO⁺+2Cl₂↑+3H₂O；高锰酸钾与盐酸反应生成氯气方程式为：2KMnO₄+16HCl（浓）═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，则分别生成1mol氯气消耗V₂O₅、KMnO₄的物质的量之比为0.5mol：0.4mol=5：4；
故答案为：5：4．

点评 本题考查实验制备方案、氧化还原反应滴定及计算、物质的分离提纯、对条件与操作的分析评价，是对学生综合能力的考查，注意题目信息的迁移运用，难度中等．