Question

【題目】已知釩的化合物在水溶液中存在多種離子形式：V2+(紫色)、V3+(綠色)、VO2+(藍(lán)色)、VO2+（黃色）、VO43-(無(wú)色)、V5O143-(紅棕色)等。

（1）如果向酸性的VSO4溶液中滴加高錳酸鉀溶液，溶液出現(xiàn)的顏色變化是：紫色→綠色（I）→藍(lán)色→綠色（Ⅱ）→黃色。則出現(xiàn)綠色（I）時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_________________________。

（2）向酸性(VO2)2SO4溶液中加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，隨著NaOH溶液的加入,溶液先出現(xiàn)紅棕色，繼續(xù)加入NaOH溶液,最終變?yōu)闊o(wú)色。寫(xiě)出(VO2)2SO4生成紅棕色溶液,紅棕色溶液變?yōu)闊o(wú)色溶液時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：___________________________________________________________。

（3）向VO2+的溶液中加入氨水可以得到NH4VO3(微溶于水)；NH4VO3受熱最終會(huì)分解生成釩的氧化物。

①室溫下，NH4VO3在水中的Ksp曲線(xiàn)如圖Ⅰ所示，則其值為________。

②熱重分析可探究化學(xué)變化的歷程，某研究小組取234gNH4VO3進(jìn)行探究，焙燒過(guò)程中固體質(zhì)量的減小量隨溫度的變化曲線(xiàn)如圖Ⅱ所示,則B的化學(xué)式是__________，C的化學(xué)式是__________。

（4）已知2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O。用硫酸酸化的H2C2O4溶液測(cè)定(VO2)2SO4溶液中釩含量的步驟為：取10.0mL0.1mol·L-1H2C2O4溶液于錐形瓶中，將待測(cè)液盛放在滴定管中；滴定到終點(diǎn)時(shí),消耗待測(cè)液的體積為10.0mL．

①是否需要加入指示劑?________________。

②(VO2)2SO4溶液中釩的含量為________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+具有還原性，被酸性高錳酸鉀溶液氧化為V3+，所以溶液由紫色變?yōu)榫G色，V3+繼續(xù)氧化為VO2+，溶液又顯藍(lán)色，最后VO2+繼續(xù)被氧化為VO2+，溶液顯黃色，在黃色和藍(lán)色之間會(huì)出現(xiàn)過(guò)度顏色狀態(tài)綠色，這就是第二次出現(xiàn)綠色的原因，第一次出現(xiàn)綠色對(duì)應(yīng)的離子方程式為：5V2++MnO4-+8H+=5V3++Mn2++4H2O

（2）出現(xiàn)紅棕色是因?yàn)?/span>VO2+在堿性條件中轉(zhuǎn)變成了V5O143-，其中V元素的化合價(jià)沒(méi)有改變，所以對(duì)應(yīng)的離子方程式為：5VO2++8OH-=V5O143-+4H2O ； 溶液由紅棕色轉(zhuǎn)換為無(wú)色，則是V5O143-在過(guò)量堿的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>VO43-，對(duì)應(yīng)的離子方程式為：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的物質(zhì)的量n=234g÷117g/mol=2mol，從A點(diǎn)到B點(diǎn)，物質(zhì)的質(zhì)量減少34g，從B點(diǎn)到C點(diǎn)物質(zhì)的質(zhì)量減少52g-34g=18g，根據(jù)最后的產(chǎn)物為釩的氧化物可知兩次減少的質(zhì)量為NH3和H2O的質(zhì)量，設(shè)1molNH4VO3分解生成的NH3和H2O的物質(zhì)的量分別為x、y，則x=1mol ，3x+2y=4，所以y=0.5mol ，所以NH4VO3分解生成的氨氣和水的質(zhì)量比=17:0.5×18=34:18，故A到B減少的是NH3的質(zhì)量，分解生成的氨氣的質(zhì)量為34g，即2mol，所以NH4VO3與生成的NH3的化學(xué)計(jì)量數(shù)比例為1:1，根據(jù)質(zhì)量守恒可知剩余的化合物B的化學(xué)式為HVO3；2mol HVO3失去的水的質(zhì)量為18g，即失去1mol水，根據(jù)質(zhì)量守恒可知還剩余2molV原子和5molO原子，所以C的化學(xué)式為V2O5

（4）①因?yàn)榉磻?yīng)生成的VO2+呈藍(lán)色，加入的VO2+呈黃色，由于藍(lán)色與黃色之間有綠色的過(guò)渡態(tài)，當(dāng)?shù)味ㄟ_(dá)到終點(diǎn)時(shí)無(wú)法明顯觀察到溶液顏色的變化，故需要加入一種能與草酸顯色的物質(zhì)，當(dāng)草酸反應(yīng)完，顏色消失，即達(dá)到滴定的終點(diǎn)，故需要加入指示劑；②根據(jù)方程式有VO2+的物質(zhì)的量n=2×10×10-3×0.1=2×10-3（mol），所以V元素的質(zhì)量為2×10-3mol ×51g/mol=102×10-3g，故 (VO2)2SO4溶液中釩的含量為102×10-3g÷(10×10-3L)=10.2 g·L-1