二氧化釩(VO
2)是一種新型熱敏材料。實驗室以V
2O
5為原料合成用于制備VO
2的氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體,過程如下:V
2O
5VOCl
2溶液
(NH
4)
5[(VO)
6(CO
3)
4(OH)
9]?10H
2O。
回答下列問題:
(1)步驟Ⅰ中生成VOCl
2的同時生成一種無色無污染的氣體,該反應的化學方程式為
2V2O5+N2H4?2HCl+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O
2V2O5+N2H4?2HCl+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O
。已知:氧化性:V
2O
5>Cl
2,則加入N
2H
4?2HCl的作用是
作還原劑,防止生成氯氣污染環(huán)境
作還原劑,防止生成氯氣污染環(huán)境
。
(2)步驟Ⅱ可在如圖裝置(氣密性良好)中進行。已知:VO
2+能被O
2氧化。
裝置B中盛裝的試劑是
飽和NaHCO3溶液
飽和NaHCO3溶液
;向C中通入是CO
2的作用是
排盡裝置內的空氣,防止VO2+被氧化
排盡裝置內的空氣,防止VO2+被氧化
。
(3)加完VOCl
2溶液后繼續(xù)攪拌數(shù)分鐘,使反應完全,小心取下分液漏斗,停止通氣,立即塞上橡膠塞,將錐形瓶置于CO
2保護下的干燥器中,靜置過夜,得到紫色晶體,過濾。此時紫色晶體上殘留的雜質離子主要為
Cl-
Cl-
,接下來的簡要操作是
先用飽和NH4HCO3溶液洗滌2~3次,再用無水乙醇洗滌2~3次
先用飽和NH4HCO3溶液洗滌2~3次,再用無水乙醇洗滌2~3次
,最后用乙醚洗滌2~3次,干燥后稱重。(所用藥品為:飽和NH
4HCO
3溶液,無水乙醇)。
(4)測定氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體粗產品中釩的含量。稱量5.1000g樣品于錐形瓶中,用硫酸溶液溶解后得到含VO
2+的溶液,加稍過量的0.0200mol/L的KMnO
4溶液將VO
2+氧化為
,充分反應后加入特定的還原劑X除去過量的KMnO
4,最后用0.0800mol/L的(NH
4)
2Fe(SO
4)
2標準溶液滴定至終點,消耗體積為30.00mL。(滴定反應:
+Fe
2++2H
+═VO
2++Fe
3++H
2O)
①在該實驗條件下,還原劑X與Mn
2+、VO
2+的還原性由大到小為
VO2+>X>Mn2+
VO2+>X>Mn2+
。
②粗產品中釩元素的質量分數(shù)為
2.400%
2.400%
。(保留四位有效數(shù)字)