Question

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

I.取18.20gV₂O₅放入水中搅拌形成悬浊液，在酸性条件下，通入二氯化硫充分反应可得V₂(SO₄)₃溶液；

II.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”)，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I的装置如下；

①盛放V₂O₅的仪器D的名称是_____，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写出步骤I中反应的离子方程式：___________。

(3)步骤II的洗涤操作中，证明已经洗净的方法是_________；实验中V₂(CO₃)₃的产率为_______。

Answer

B d e c b 三颈烧瓶 平衡气压，防止装置堵塞 通入SO2前通入N2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SO2防止污染 2SO2＋V2O5＋2H＋=2SO42－＋2V3＋＋H2O 取最后一次洗出液，向其中滴加稀盐酸和氯化钡溶液，若没有白色沉淀产生，则已经洗净 80.00%

【解析】

(1)采用浓硫酸与Na2SO3固体的反应制备SO2，不需要加热，制取的SO2中含有H2O，需要干燥除杂，SO2密度大于空气，收集时应该长导管进，最后尾气处理；

(2)V2O5溶于酸性溶液中，+5价的V具有强氧化性，与SO2反应生成V2(SO4)3。V2(SO4)3再与Na2CO3反应得到V2(CO3)3；注意＋3的V容易被O2氧化，注意防氧化。

(1)用Na2SO3固体和浓硫酸反应制取SO2，为固体和液体反应不加热，应选装置B；制取的SO2中含有H2O，需要干燥，因此经过浓硫酸洗气，SO2的密度大于空气，因此收集时长导管进，最后是尾气处理，连接顺序为a-d-e-c-b-f；

(2)①装置D的名称为三颈烧瓶；

如果通入气体过快，内部压强增大，长颈漏斗中的液面会上升，后面的装置中发生堵塞，长颈漏斗中的液面会上升，装置C中的长颈漏斗，可以平衡装置内外的压强，防堵塞；

②由于产物V2(CO3)3容易被氧化，因此反应前通入N2，排除装置中的O2，防止产物被氧化；反应后通N2，是为了将装置中残留的SO2完全排入NaOH溶液中，防止污染环境；

③V2O5和SO2在水溶液中反生反应生成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)制得的V2(CO3)3沉淀表面吸附有可溶性的SO42－和Na＋，因此可以检验SO42－来判断溶液是否洗涤干净，操作为取最后一次洗出液，向其中滴加稀盐酸和氯化钡溶液，若没有白色沉淀产生，则已经洗净；

根据钒守恒，有V2O5～V2(CO3)3，18.20gV2O5的物质的量，则可得到V2(CO3)3的质量m=0.1mol×282g·mol－1=28.20g，则产物为。