Question

随材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用．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．该工艺的主要流程如图1：

部分钒的化合物在水中的溶解性如下表所示，由此回答下列问题：

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

（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，其化学方程式为______ l6V+5Al₂O₃

Answer

（1）23V元素的质子数为23，所以根据周期表的位置和结构，钒元素位于第四周期，第ⅤB副族，工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，根据铝热反应的原理，写出冶炼钒的化学方程式 3V2O5+10Al6V+5Al2O3；
（2）由题意和流程图可知反应①的目的，将V2O5 转化为可溶性的VOSO4，便于分离提纯；
（3）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，发生反应的离子方程根据氧化还原反应的化合价升降，正五价的钒元素被还原为正四价的钒元素，H2C2O4则被氧化为二氧化碳，写出产物配平可得离子方程；
（4）已知NH4VO3在焙烧过程中150～200℃时先失去氨；在300～350℃再失去水，根据发生的反应计算出氨气和水的质量，
2NH4VO3═V2O5+2NH3↑+H2O
 234g         34g    18g
减少值开始为0～34g，曲线从150℃开始减少（34gNH3），到200℃时（比32.0g低少许）曲线开始平直；到300℃时又开始减少（H2O的质量），到350℃时减少52g时（比48.0g略低）就不再变化．画出对应固体质量减少随温度变化的曲线；
【解析】
（1）符号23V代表的是质子数为23的原子，所以钒元素位于第四周期，第 VB 副族；结合铝热反应的原理写出化学方程式．故答案：四；VB； 3V2O5+10Al6V+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：将V2O5 转化为可溶性的VOSO4；
（3）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，写出离子方程为2VO2++H2C2O4+2H+=2 VO2++2 CO2↑+2 H2O，
故答案：2VO2++H2C2O4+2H+=2 VO2++2 CO2↑+2 H2O；
（4）因方程式为：
2NH4VO3═V2O5+2NH3↑+H2O
234g             34g    18g
减少值开始为0～34g，曲线从150℃开始减少（34gNH3），到200℃时（比32.0g低少许）曲线开始平直；到300℃时又开始减少（H2O的质量），到350℃时减少52g时（比48.0g略低）就不再变化．画出图象．则有

故答案为：