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+(藍色)、VO2+（黃色）、VO43-(無色)、V5O143-(紅棕色)等。

（1）如果向酸性的VSO4溶液中滴加高錳酸鉀溶液，溶液出現的顏色變化是：紫色→綠色（I）→藍色→綠色（Ⅱ）→黃色。則出現綠色（I）時發生反應的離子方程式是_________________________。

（2）向酸性(VO2)2SO4溶液中加入NaOH溶液調節pH，隨著NaOH溶液的加入,溶液先出現紅棕色，繼續加入NaOH溶液,最終變為無色。寫出(VO2)2SO4生成紅棕色溶液,紅棕色溶液變為無色溶液時發生反應的離子方程式：___________________________________________________________。

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

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

②熱重分析可探究化學變化的歷程，某研究小組取234gNH4VO3進行探究，焙燒過程中固體質量的減小量隨溫度的變化曲線如圖Ⅱ所示,則B的化學式是__________，C的化學式是__________。

（4）已知2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O。用硫酸酸化的H2C2O4溶液測定(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，將待測液盛放在滴定管中；滴定到終點時,消耗待測液的體積為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+，所以溶液由紫色變為綠色，V3+繼續氧化為VO2+，溶液又顯藍色，最后VO2+繼續被氧化為VO2+，溶液顯黃色，在黃色和藍色之間會出現過度顏色狀態綠色，這就是第二次出現綠色的原因，第一次出現綠色對應的離子方程式為：5V2++MnO4-+8H+=5V3++Mn2++4H2O

（2）出現紅棕色是因為VO2+在堿性條件中轉變成了V5O143-，其中V元素的化合價沒有改變，所以對應的離子方程式為：5VO2++8OH-=V5O143-+4H2O ； 溶液由紅棕色轉換為無色，則是V5O143-在過量堿的作用下轉變為VO43-，對應的離子方程式為：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的物質的量n=234g÷117g/mol=2mol，從A點到B點，物質的質量減少34g，從B點到C點物質的質量減少52g-34g=18g，根據最后的產物為釩的氧化物可知兩次減少的質量為NH3和H2O的質量，設1molNH4VO3分解生成的NH3和H2O的物質的量分別為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量比=17:0.5×18=34:18，故A到B減少的是NH3的質量，分解生成的氨氣的質量為34g，即2mol，所以NH4VO3與生成的NH3的化學計量數比例為1:1，根據質量守恒可知剩余的化合物B的化學式為HVO3；2mol HVO3失去的水的質量為18g，即失去1mol水，根據質量守恒可知還剩余2molV原子和5molO原子，所以C的化學式為V2O5

（4）①因為反應生成的VO2+呈藍色，加入的VO2+呈黃色，由于藍色與黃色之間有綠色的過渡態，當滴定達到終點時無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，當草酸反應完，顏色消失，即達到滴定的終點，故需要加入指示劑；②根據方程式有VO2+的物質的量n=2×10×10-3×0.1=2×10-3（mol），所以V元素的質量為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