Question

实验室以V₂O₅为原料制备氧钒（Ⅳ）碱式碳酸铵晶体{(NH₄)₅[(VO)₆(CO₃)₄(OH)₉] ·10H₂O}，其流程如图：

V₂O₅VOCl₂溶液氧钒（Ⅳ）碱式碳酸铵晶体

（1）“还原”过程中的还原剂是__（填化学式）。

（2）已知VO²⁺能被O₂氧化，“转化”可在如图装置中进行。

①仪器M的名称是__，实验开始前的操作是__。

②装置B的作用是__。

③加完VOCl₂溶液后继续搅拌一段时间，使反应完全，再进行下列操作，顺序为__（填字母）。

a.锥形瓶口塞上橡胶塞

b.取下P

c.将锥形瓶置于干燥器中，静置过滤

④得到紫红色晶体，抽滤，并用饱和NH₄HCO₃溶液洗涤3次，用无水乙醇洗涤2次，再用乙醚洗涤2次，抽干称重。用饱和NH₄HCO₃溶液洗涤除去的阴离子主要是__（填离子符号），用无水乙醇洗涤的目的是__。

⑤称量mg产品于锥形瓶中，用20mL蒸馏水与30mL稀硫酸溶解后，加入0.02mol·L^-1KMnO₄溶液至稍过量，充分反应后继续滴加1%的NaNO₂溶液至稍过量，再用尿素除去过量NaNO₂，最后用cmol·L^-1(NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液滴定至终点（已知滴定反应为VO₂⁺+Fe²⁺+2H⁺=VO²⁺+Fe³⁺+H₂O），消耗标准溶液的体积为VmL。若(NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液部分变质，会使测定结果___（填“偏高”“偏低”或“无影响”），产品中钒的质量分数为__（以VO²⁺的量进行计算，列出计算式）。

Answer

N2H4•2HC1 长颈漏斗 检查装置的气密性 除去二氧化碳气体中的氯化氢 bac C1- 除去晶体表面的水 偏高 ×100%或6.7cV/m%

【解析】

(2)VO2+能被O2氧化，所以转化过程应在无氧环境中进行，装置A中稀盐酸和石灰石反应生成二氧化碳，B装置盛放饱和碳酸氢钠溶液可以除去二氧化碳中混有的HCl气体，之后二氧化碳进入装置C，将装置内的空气排尽；然后滴加VOCl2溶液，进行搅拌，使反应完全。

(1)氧化还原反应中还原剂失电子被氧化化合价升高，对比反应物和生成物，V的化合价降低被还原，O、Cl化合价不变，H元素已是最高价不能被氧化，所以被氧化的元素应为N元素，所以还原剂为N2H4•2HCl；

(2)①根据M的结构特点可知其为长颈漏斗；实验开始前要检查装置的气密性；

②稀盐酸具有挥发性，生成的二氧化碳气体中有HCl杂质，装置B中盛放饱和碳酸氢钠溶液可以除去二氧化碳气体中的氯化氢；

③加完VOCl2溶液后继续搅拌一段时间，使反应完全，取下P装置，为防止氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体被氧化，需要在锥形瓶口塞上橡胶塞，之后将锥形瓶置于干燥器中，静置过滤，所以顺序为bac；

④根据元素守恒可知用饱和NH4HCO3溶液洗涤除去的阴离子主要是Cl-；乙醇与水互溶，无水乙醇易挥发，可以带走晶体表面的水分；

⑤若(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液部分变质，溶液中Fe2+浓度减小，会消耗更多的标准液，导致测定结果偏高；消耗标准溶液的体积为VmL，根据滴定反应可知n(VO2+)=n(Fe2+)=cV×10-3mol，所以产品中钒的质量分数为×100%或6.7cV/m%。