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钒元素性质的扩展

提到钒大家第一个想到的应该是铝热反应中Al与V2O5的反应,但是钒的奥秘远不仅止于此。

1.钒的发现:年,瑞典化学家sefestron在研究斯马兰矿区的铁矿时,用酸溶解铁,却发现有一些颜色像铁但是无法溶解的金属,这就是钒。

因为钒的化合物五颜六色,所以就以斯堪的纳维亚的神话中的美丽女神“Vanadis”的名字命名钒。钒的英文名称为Vanadium。

2.钒的价电子构型:V[Ar]3d34s2

因为钒这种电子结构导致了钒出+5以外还有+2,+3,+4氧化态。

钒主要以+3,+5氧化态存在于矿石中

钒铅矿Pb5(VO4)3Cl

钒酸钾铀矿K(UO2)VO4·1.5H2O

3.钒单质

(1)在高温温下钒和大多数非金属化合

4V+5O2=2V2O5

2V+N2=2VN

V+C=VC

V+X2(F2,Cl2,Br2,I2)=VXn(n=3,4,5,由F向I递减)

以上反应均需在高温下进行

(2)因为在常温下钒表面有致密的氧化膜,所以常温下钒只溶于强氧化性酸(浓硝酸,浓硫酸)

2V+5H2SO4(浓)=2H3VO4+5SO2

+2H2O

4.钒的化合物

(1)+5氧化态

物理性质:V2O5是橙黄色或砖红色固体,有毒,微溶于水,形成淡黄色酸性溶液

化学性质:V2O5是两性氧化物,主要呈酸性,可溶于强碱生成钒酸盐或偏钒酸盐,溶于强酸生成含钒氧离子的钒酰盐。

V2O5+6NaOH(冷)=2Na3VO4+3H2O

V2O5+2NaOH(热)=2NaVO3+H2O

V2O5+H2SO4=(VO2)2SO4+H2O

强氧化性:

V2O5+6HCl(浓)=2VOCl2+Cl2

+3H2O

V2O5对应的VO43-只存在强碱性溶液中

(2)+2,+3氧化态

+2,+3氧化态的钒化合物不稳定有以下反应

V2O5+2H2=(加热)V2O3(黑色)+2H2O

V2O3+V=(低压加热)3VO(灰色)

(3)+4氧化态

V2O5+V2O3=(加热,需要SO2)4VO2(深蓝色)

二氧化钒

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