Question

【题目】钒是人体必需的微量元素，能预防突发性心脏病等疾病，常见化合价有+2、+3、+4和+5。实验室模拟工业生产制备V2(CO3)3的步骤如下：

①取18.20gV2O5放入水中搅拌形成悬浊液，通入二氧化硫充分反应可得V2(SO4)3溶液。

②将V2(SO4)3溶液与足量的碳酸钠溶液混合，充分反应后过滤洗涤、干燥，得V2(CO3)3固体22.56g。

已知：+5价Ⅴ具有氧化性，+3价V具有还原性，易被氧气氧化。

回答下列问题：

(1)实验室用Na2SO3固体和H2SO4(浓)制取SO2，可选用的发生装置是___________(填A或B)，若利用下述装置制取并收集干燥的SO2，连接顺序为a→___________→___________→___________→___________→f。

(2)步骤①实验装置如下：

①图中利用水浴处理的优点是___________，装置C中长颈漏斗的作用是___________。

②通入二氧化硫前和实验结束后都要通入N2，目的是___________。

③写出仪器D中反应的离子方程式___________。

(3)步骤②中洗涤操作后，证明已经洗净的操作是___________，本实验中的产率为___________。

Answer 1

【答案】B d e c b 便于控制温度、受热均匀 维持气压，防止装置堵塞 通入二氧化硫前通入氮气目的是赶尽装置内的空气，实验结束后通入氮气是为了赶走装置内的二氧化硫，防止污染 2SO2＋V2O5＋2H＋=2SO42－＋2V3＋＋H2O 取最后一次洗涤液，向其中滴加稀盐酸和氯化钡溶液，若没有白色沉淀生，则已经洗净 80.00%

【解析】

(1)制取二氧化硫，为典型的固液不加热装置，选择B；按制取、干燥、收集、处理尾气的顺序连接装置；

(2)①图中利用水浴处理的优点是：便于控制温度、受热均匀；装置C中长颈漏斗的作用是：维持气压，防止装置堵塞。

②通入二氧化硫前通入氮气目的是赶尽装置内的空气，实验结束后通入氮气是为了赶走装置内的二氧化硫，防止污染。

③仪器D中反应的离子方程式SO2和V2O5在酸性条件下反应生成SO42－和V3＋。

(3)V2(CO3)3沉淀表面吸附有可溶性的硫酸根和钠离子，因此可用稀盐酸和氯化钡溶液检验硫酸根的存在。根据钒守恒，由关系式计算V2O5～V2(CO3)3。

(1)用亚硫酸钠固体和浓硫酸反应制取二氧化硫，为典型的固液不加热装置，故选B；制取的二氧化硫应先干燥再收集，故先通过d、e，二氧化硫的密度比空气大，要从c口进气，b口出来进行尾气处理，因为二氧化硫易于氢氧化钠反应，故f的作用是安全瓶，防止倒吸；盛放NaOH溶液的烧杯为尾气处理装置要放置在最后；

(2)水浴处理，利用水的比热容大，可控制温度，同时使仪器受热均匀，由于通入气体过快或导管堵塞，可造成装置内压强过大，装置C中长颈漏斗的作用是为了平衡压强；依题意，+3价V具有还原性，易被氧气氧化，实验前要先通入氮气赶尽空气，二氧化硫有毒，实验结束后要通入N2，赶尽二氧化硫，使其完全被吸收；依题意，V2O5与二氧化硫在水中反应生成V2(SO4)3，根据电子守恒和电荷守恒可得离子方程式：2SO2+V2O5+2H+=2SO42-+2V3++H2O；

(3)V2(CO3)3沉淀表面吸附有可溶性的硫酸根和钠离子，因此可用稀盐酸和氯化钡溶液检验硫酸根的存在：取最后一次洗涤液，向其中滴加稀盐酸和氯化钡溶液，若没有白色沉淀生，则已经洗净；根据钒守恒，可得V2O5～V2(CO3)3，则18.20gV2O5完全反应可得V2(CO3)3的质量为28.20g，故产率为22.56g/28.20g×100%=80.00%。