Химические свойства ванадия

 

Задание 407
Ванадий получают алюминотермически или кальцийтермически восстановлением оксида ванадия(V) V2O5. Последний легко растворяется в щелочах с образованием метаванадатов. Напишите уравнения соответствующих реакций. Уравнения окислительно-восстановительных реакций составьте на основании электронных уравнений.
Решение:

1. Уравнения реакций получения ванадия:

а) V2O5 + Al =Al2O3  +V

Уравнения электронного баланса:

ванадий 

Ионно-молекулярное уравнение:

5Al0  + 3V5+ = 3Al3+ + 3V0

Для получения молекулярного уравнения необходимо ионно-молекулярное уравнение  умножить на 2, получим:

3V2O5 + 10Al = 5Al2O3  +6V
 а) V2O5 + Са  = СаО + V

Уравнения электронного баланса:

ванадий 

Ионно-молекулярное уравнение:

5Ca0  + 2V5+ = 5Cа2+ + 2V0

Молекулярное уравнение реакции:

5Ca  + V2О5 = 5CаО + 2V

2. Уравнение реакции растворения ванадия в растворе щёлочи:

Уравнения электронного баланса:

ванадий 

Ионно-молекулярное уравнение:

4V  + 5О20 = 4V5+ + 10О2-

Молекулярное уравнение реакции:

4V  + 5О20 + 4KOH = 4KVO3 + 2H2O


Задание 408
Азотная кислота окисляет ванадий до метаванадиевой кислоты. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакции.
Решение:
Уравнения электронного баланса:

ванадий

Ионно-молекулярное уравнение:

3V  + 5N5+ = 3V5+ + 5N2+

Молекулярное уравнение реакции:

3V  + 5HNO3  = 4HVO3 + 5NO + H2O


Задание 409
Какую степень окисления проявляет ванадий в соединениях? Напишите формулы оксидов ванадия, отвечающих этим степеням окисления. Как меняются кислот-но-основные свойства оксидов ванадия при переходе от низшей к высшей степени окисления. Составьте уравнения реакций: а) V2O3 с H2SO4; б) V2O5 с NаОН.
Решение:
Электронная конфигурация атома ванадия …3d34s2. Поэтому атомы ванадия могут отдавать два электрона с последнего уровня и три электрона – с предпоследнего, отсюда степень окисления ванадия может быть +2, +3, +4, +5. Наиболее устойчивы соединения ванадия со степенью окисления +5. Ванадий образует четыре оксида: VO, V2O3, VO2, V2O5. VO и V2O3 – основные оксиды, VO2 – амфотерный оксид, V2O5 – кислотный оксид. С повышением степени окисления атома ванадия кислотные свойства его оксидов усиливаются при переходе от низшей степени окисления к высшей степени окисления. 

Уравнения реакций:

а) V2O3 с H2SO4. Как основной оксид V2O3 реагирует с кислотами с образованием соответствующей соли и воды:

V2O3 + 3H2SO4 = V2(SO4)3 + 3H2O

б) V2O5 с NаОН. Как кислотный оксид V2O3 реагирует с основаниями, образуя различные ванадаты:

V2O5 + 6NaOH = 2Na2VO4 + 3H2O;
                          ортованадат 
                                                                                                                         натрия                                                                                       V2O5 + 4NaOH = Na2V2O7 + 2H2O;
                                 пированадат 
                                                                                                                               натрия
                                                                      3V2O5 + 6NaOH = 2Na3V3O9 + 2H2O.
                         триметаванадат 
                                          натрия     


Задание 410
При внесении цинка в подкисленный серной кислотой раствор метаванадата аммония NH4VO3 желтая окраска постепенно переходит в фиолетовую за счет образования сульфата ванадия (II). Составьте электронные и молекулярные уравнения реакции.
Решение:
Уравнения электронного баланса:

ванадий

Ионно-молекулярное уравнение:

3Zn0  + 2V5+ = 3Zn2+ + 2V2+

Молекулярное уравнение реакции:

5Zn  + 2NH43  + H2SO4 = 3ZnSO4 + 2VSO4 + (NH4)2SO4 + 6H2O

Так как метаванадат аммония имеет жёлтую окраску, то при образовании в результате ре-акции сульфата ванадия (II) раствор станет фиолетовым.