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}，其流程如下：

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。用无水乙醇洗涤的目的是_______________。

④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/LKMnO₄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(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

N2H4·2HCl 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 除去晶体表面的水 偏高

【解析】

根据合成氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体流程，将V2O5通过盐酸、N2H4·2HCl的作用，还原为VOCl2，得到的VOCl2与碳酸氢铵溶液同时搅拌将得到氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体；VOCl2转化为氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的过程如装置图所示，向反应体系中持续通入CO2，CO2溶于水生成碳酸，碳酸电离生成氢离子抑制了铵根离子的水解，保证氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵产率的最大化，反应完成后，将得到的晶体经洗涤、过滤、干燥得到较纯晶体，通过滴定的方法测定晶体中V的含量，据此分析。

(1)反应过程中稀盐酸起到酸性的作用，N2H4·2HCl在反应中起到还原剂的作用；

(2)①根据图示装置，仪器M为长颈漏斗；实验开始前要检查装置的气密性；

②装置B的作用是除去制备的二氧化碳气体中含有氯化氢气体，否则氯化氢与碳酸氢铵会发生反应，降低晶体产率；

③乙醇能与水互溶，利用乙醇具有挥发性可以除去晶体表面的水分；

④若(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液部分变质，则还原能力降低，滴定时消耗的标准溶液的体积偏高，会使测定结果偏高；根据滴定反应VO2++Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O，钒元素的物质的量n=n[(NH4)2Fe(SO4)2]=cmol/L×V×10-3L=cV×10-3mol，产品中钒(以VO2+计)的质量分数为。