Question

【题目】已知钒的化合物在水溶液中存在多种离子形式：V2+(紫色)、V3+(绿色)、VO2+(蓝色)、VO2+（黄色）、VO43-(无色)、V5O143-(红棕色)等。

（1）如果向酸性的VSO4溶液中滴加高锰酸钾溶液，溶液出现的颜色变化是：紫色→绿色（I）→蓝色→绿色（Ⅱ）→黄色。则出现绿色（I）时发生反应的离子方程式是_________________________。

（2）向酸性(VO2)2SO4溶液中加入NaOH溶液调节pH，随着NaOH溶液的加入,溶液先出现红棕色，继续加入NaOH溶液,最终变为无色。写出(VO2)2SO4生成红棕色溶液,红棕色溶液变为无色溶液时发生反应的离子方程式：___________________________________________________________。

（3）向VO2+的溶液中加入氨水可以得到NH4VO3(微溶于水)；NH4VO3受热最终会分解生成钒的氧化物。

①室温下，NH4VO3在水中的Ksp曲线如图Ⅰ所示，则其值为________。

②热重分析可探究化学变化的历程，某研究小组取234gNH4VO3进行探究，焙烧过程中固体质量的减小量随温度的变化曲线如图Ⅱ所示,则B的化学式是__________，C的化学式是__________。

（4）已知2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O。用硫酸酸化的H2C2O4溶液测定(VO2)2SO4溶液中钒含量的步骤为：取10.0mL0.1mol·L-1H2C2O4溶液于锥形瓶中，将待测液盛放在滴定管中；滴定到终点时,消耗待测液的体积为10.0mL．

①是否需要加入指示剂?________________。

②(VO2)2SO4溶液中钒的含量为________g·L-1。

Answer 1

【答案】 5V2++MnO4-+8H+=5V3++Mn2++4H2O 5VO2++8OH-=V5O143-+4H2O V5O143-+12OH-=5VO43-+6H2O 3×10-8 HVO3 V2O5 需要 10.2

【解析】（1）V2+具有还原性，被酸性高锰酸钾溶液氧化为V3+，所以溶液由紫色变为绿色，V3+继续氧化为VO2+，溶液又显蓝色，最后VO2+继续被氧化为VO2+，溶液显黄色，在黄色和蓝色之间会出现过度颜色状态绿色，这就是第二次出现绿色的原因，第一次出现绿色对应的离子方程式为：5V2++MnO4-+8H+=5V3++Mn2++4H2O

（2）出现红棕色是因为VO2+在碱性条件中转变成了V5O143-，其中V元素的化合价没有改变，所以对应的离子方程式为：5VO2++8OH-=V5O143-+4H2O ； 溶液由红棕色转换为无色，则是V5O143-在过量碱的作用下转变为VO43-，对应的离子方程式为：V5O143-+12OH-=5VO43-+6H2O

（3）①NH4VO3(s ) NH4+(aq)+VO3-(aq)， Ksp=c(NH4+)×c(VO3-)=3×10-4×1×10-4=3×10-8 ②234gNH4VO3的物质的量n=234g÷117g/mol=2mol，从A点到B点，物质的质量减少34g，从B点到C点物质的质量减少52g-34g=18g，根据最后的产物为钒的氧化物可知两次减少的质量为NH3和H2O的质量，设1molNH4VO3分解生成的NH3和H2O的物质的量分别为x、y，则x=1mol ，3x+2y=4，所以y=0.5mol ，所以NH4VO3分解生成的氨气和水的质量比=17:0.5×18=34:18，故A到B减少的是NH3的质量，分解生成的氨气的质量为34g，即2mol，所以NH4VO3与生成的NH3的化学计量数比例为1:1，根据质量守恒可知剩余的化合物B的化学式为HVO3；2mol HVO3失去的水的质量为18g，即失去1mol水，根据质量守恒可知还剩余2molV原子和5molO原子，所以C的化学式为V2O5

（4）①因为反应生成的VO2+呈蓝色，加入的VO2+呈黄色，由于蓝色与黄色之间有绿色的过渡态，当滴定达到终点时无法明显观察到溶液颜色的变化，故需要加入一种能与草酸显色的物质，当草酸反应完，颜色消失，即达到滴定的终点，故需要加入指示剂；②根据方程式有VO2+的物质的量n=2×10×10-3×0.1=2×10-3（mol），所以V元素的质量为2×10-3mol ×51g/mol=102×10-3g，故 (VO2)2SO4溶液中钒的含量为102×10-3g÷(10×10-3L)=10.2 g·L-1