Question

随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”．为回收利用含钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，回收率达91.7%以上．部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：

物质	VOSO4	V2O5	NH4VO3	（VO2）2SO4
溶解性	可溶	难溶	难溶	易溶

请回答下列问题：
（1）₂₃V在元素周期表位于第______周期______族．工业上由V₂O₅冶炼金属钒常用铝热剂法，其用化学方程式表示为______．
（2）反应①的目的是______．
（3）该工艺中反应③的沉淀率（又称沉矾率）是回收钒的关键之一，写出该步发生反应的离子方程式______．
（4）用酸化的H₂C₂O₄溶液滴定（VO₂）₂SO₄溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，写出配平后完整的离子方程式．
______VO₂⁺+______H₂C₂O₄+______H⁺→______VO²⁺+______ CO₂+______．
（5）经过热重分析测得：NH₄VO₃在焙烧过程中，固体质量的减少值（纵坐标）随温度变

化的曲线如右图所示．则NH₄VO₃在分解过程中______．
A．先分解失去H₂O，再分解失去NH₃
B．先分解失去NH₃，再分解失去H₂O
C．同时分解失去H₂O和NH₃
D．同时分解失去H₂、N₂和H₂O．

Answer 1

（1）钒核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²，处于d区，故钒处于第四周期第ⅤB族；铝与五氧化二钒反应生成钒与氧化铝，反应方程式为3V₂O₅+10Al 

高温  .

6V+5Al₂O₃，
故答案为：四；VB；3V₂O₅+10Al 

高温  .

6V+5Al₂O₃；
（2）加入硫酸和亚硫酸钠，目的是利用氧化还原反应，用亚硫酸钠还原V₂O₅，将V₂O₅ 转化为可溶性的VOSO₄，便于提纯，
故答案为：将V₂O₅ 转化为可溶性的VOSO₄；
（3）根据NH₄VO₃难溶于水，利用复分解反应沉淀VO₃^-，离子方程式为：NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓，
故答案为：NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓；
（4）测定反应②溶液中钒的含量，可用已知浓度的酸化H₂C₂O₄溶液滴定（VO₂）₂SO₄溶液，主要产物为CO₂和VOSO₄，根据化合价升降，写出的离子方程为2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺=2 VO²⁺+2 CO₂↑+2 H₂O，
故答案为：2；1；2；2；2；2H₂O；
（5）根据NH₄VO₃在焙烧变化的图象可知：
2NH₄VO₃═V₂O₅+2NH₃↑+H₂O
234g          34g    18g
减少值开始为0～17g，曲线到200℃时（约为16.0g）曲线开始平直；到约为300℃时又开始减少（H₂O的质量），到350℃时减少24g时就不再变化，所以NH₄VO₃在焙烧过程中200℃时左右先失去氨；在300～350℃再失去水，
故答案为：B．