Question

【題目】釩是人體必需的微量元素，能預防突發性心臟病等疾病，常見化合價有+2、+3、+4和+5。實驗室模擬工業生產制備V2(CO3)3的步驟如下：

①取18.20gV2O5放入水中攪拌形成懸濁液，通入二氧化硫充分反應可得V2(SO4)3溶液。

②將V2(SO4)3溶液與足量的碳酸鈉溶液混合，充分反應后過濾洗滌、干燥，得V2(CO3)3固體22.56g。

已知：+5價Ⅴ具有氧化性，+3價V具有還原性，易被氧氣氧化。

回答下列問題：

(1)實驗室用Na2SO3固體和H2SO4(濃)制取SO2，可選用的發生裝置是___________(填A或B)，若利用下述裝置制取并收集干燥的SO2，連接順序為a→___________→___________→___________→___________→f。

(2)步驟①實驗裝置如下：

①圖中利用水浴處理的優點是___________，裝置C中長頸漏斗的作用是___________。

②通入二氧化硫前和實驗結束后都要通入N2，目的是___________。

③寫出儀器D中反應的離子方程式___________。

(3)步驟②中洗滌操作后，證明已經洗凈的操作是___________，本實驗中的產率為___________。

Answer 1

【答案】B d e c b 便于控制溫度、受熱均勻 維持氣壓，防止裝置堵塞 通入二氧化硫前通入氮氣目的是趕盡裝置內的空氣，實驗結束后通入氮氣是為了趕走裝置內的二氧化硫，防止污染 2SO2＋V2O5＋2H＋=2SO42－＋2V3＋＋H2O 取最后一次洗滌液，向其中滴加稀鹽酸和氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀生，則已經洗凈 80.00%

【解析】

(1)制取二氧化硫，為典型的固液不加熱裝置，選擇B；按制取、干燥、收集、處理尾氣的順序連接裝置；

(2)①圖中利用水浴處理的優點是：便于控制溫度、受熱均勻；裝置C中長頸漏斗的作用是：維持氣壓，防止裝置堵塞。

②通入二氧化硫前通入氮氣目的是趕盡裝置內的空氣，實驗結束后通入氮氣是為了趕走裝置內的二氧化硫，防止污染。

③儀器D中反應的離子方程式SO2和V2O5在酸性條件下反應生成SO42－和V3＋。

(3)V2(CO3)3沉淀表面吸附有可溶性的硫酸根和鈉離子，因此可用稀鹽酸和氯化鋇溶液檢驗硫酸根的存在。根據釩守恒，由關系式計算V2O5～V2(CO3)3。

(1)用亞硫酸鈉固體和濃硫酸反應制取二氧化硫，為典型的固液不加熱裝置，故選B；制取的二氧化硫應先干燥再收集，故先通過d、e，二氧化硫的密度比空氣大，要從c口進氣，b口出來進行尾氣處理，因為二氧化硫易于氫氧化鈉反應，故f的作用是安全瓶，防止倒吸；盛放NaOH溶液的燒杯為尾氣處理裝置要放置在最后；

(2)水浴處理，利用水的比熱容大，可控制溫度，同時使儀器受熱均勻，由于通入氣體過快或導管堵塞，可造成裝置內壓強過大，裝置C中長頸漏斗的作用是為了平衡壓強；依題意，+3價V具有還原性，易被氧氣氧化，實驗前要先通入氮氣趕盡空氣，二氧化硫有毒，實驗結束后要通入N2，趕盡二氧化硫，使其完全被吸收；依題意，V2O5與二氧化硫在水中反應生成V2(SO4)3，根據電子守恒和電荷守恒可得離子方程式：2SO2+V2O5+2H+=2SO42-+2V3++H2O；

(3)V2(CO3)3沉淀表面吸附有可溶性的硫酸根和鈉離子，因此可用稀鹽酸和氯化鋇溶液檢驗硫酸根的存在：取最后一次洗滌液，向其中滴加稀鹽酸和氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀生，則已經洗凈；根據釩守恒，可得V2O5～V2(CO3)3，則18.20gV2O5完全反應可得V2(CO3)3的質量為28.20g，故產率為22.56g/28.20g×100%=80.00%。