Выведете формулу оксида ванадия

Вывод химических формул различных веществ

Задача 99.
Найти простейшую формулу вещества, содержащего (по массе) 43,4% натрия, 11,3% углерода и 45,3% кислорода.
Решение:
Обозначим числа атомов натрия, углерода и кислорода в простейшей формуле вещества соответственно через x, y и z. Атомные массы этих элементов равны соответственно 23, 12 и 16. Поэтому массы натрия, углерода и кислорода в составе вещества относятся как 23х : 12у : 16z. По условию задачи это отношение имеет вид: 43,4 : 11,3 : 45,3. Следовательно: 23х : 12у : 16z = 43,4 : 11,3 : 45,3.

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим все три его члена на наименьший из них:

Задача 100.
Найти простейшую формулу вещества, в состав которого входят водород, углерод, кислород и азот в соотношении масс 1 : З : 4 : 7.
Решение:
Обозначим числа атомов водорода, углерода, кислорода и азота в простейшей формуле вещества соответственно через x, y, z. Атомные массы этих элементов равны соответственно 1, 12, 16 14. Поэтому массы водорода, углерода, кислорода и азота в составе вещества относятся как 1х : 12у : 16z :14 . По условию задачи это отношение имеет вид: 1 : 3 : 4 : 7. Следовательно: 1х : 12у : 16z :14 = 1 : 3 : 4 : 7.

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим все три его члена на наименьший из них:

Задачи 101.
Найти простейшую формулу оксида ванадия, зная, что 2,73г оксида содержат 1,53г металла.
Решение:
Вариант I.

Находим процентное содержание ванадия в его оксиде из пропорции:

Тогда процентное содержание кислорода составляет; 100 – 56,04 = 43,96%.

Обозначим числа атомов ванадия и кислорода в простейшей формуле оксида соответственно через _x и _y. Атомные массы этих элементов равны соответственно 50,94 и 16. По-этому массы ванадия и кислорода в составе оксида относятся как 50,94_x : 16_y. По условию задачи это отношение равно 56,94 : 43,96. Следовательно:

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим оба его члена на наименьший из них:

Таким образом, простейшая формула оксида ванадия имеет вид; V₂O₅.

Вариант II.

Решение:
Находим массу кислорода в оксиде ванадия: m(O) 2,73 — 1,53 = 1,2г.

Обозначим числа атомов ванадия и кислорода в простейшей формуле оксида соответственно через x и y. Атомные массы этих элементов равны соответственно 50,94 и 16. Поэтому массы ванадия и кислорода в составе оксида относятся как 50,94x : 16y. По условию задачи это отношение в 2,73г оксида ванадия равно 1,53 : 1,2. Следовательно:

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим оба его члена на наименьший из них:

Задача 102.
Вещество содержит (по массе) 26,53% калия, 35,37% хрома и 38,10% кислорода. Найти его простейшую формулу.
Решение:
Обозначим числа атомов калия, хрома и кислорода в простейшей формуле вещества через x, y и z. Атомные массы этих элементов равны соответственно 39, 52 и 16. Поэтому массы калия, хрома и кислорода в составе вещества относятся как 39x : 52y : 16z. По условию задачи это отношение равно 26,53 : 35,37 : 38,10. Следовательно:

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим три его члена на наименьший из них:

а затем умножим три члена последнего отношения на 2, получим:

x : y = (1 . 2) : (1 . 2) : (3,5 . 2) = 2 : 2 : 7.

Таким образом, простейшая формула вещества имеет вид: K₂Cr₂O₇.

Задача 103.
Найти формулу кристаллогидрата хлорида бария, зная, что 36,6г соли при прокаливании теряют в массе 5,4г.
Решение:
Молекулярные массы хлорида бария и воды соответственно равны 208, 236 и 18г/моль.
Находим массу хлорида бария в кристалле:

Обозначим числа молекул хлорида бария и воды в кристаллогидрате хлорида бария соответственно через z и y, получим формулу xBaCl₂ . yH₂O. Массы молекул хлорида бария и воды в составе кристаллогидрата относятся как 208,236x : 18y. По условию задачи это отношение равно 31,2 : 5,4. Следовательно:

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим два его члена на наименьший из них:

Таким образом, простейшая формула кристаллогидрата ( x BaCl 2 . y H 2 O ) будет иметь вид: BaCl₂ . 2H₂O.

Ответ: BaCl₂ . 2H₂O.

Задача 104.
Найти молекулярную формулу масляной кислоты, содержащей (по массе) 54,5% углерода, 36,4% кислорода и 9,1% водорода, зная, что плотность ее паров по водороду равна 44.
Решение:
Обозначим числа атомов углерода, кислорода и водорода в простейшей формуле масляной кислоты через x, y и z. Атомные массы этих элементов равны соответственно 12, 16 и 1. Поэтому массы калия, кислорода и водорода в составе вещества относятся как 12x : 16y : 1z. По условию задачи это отношение равно 54,5 : 36,4 : 9,1. Следовательно:

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим три его члена на наименьший из них:

Обозначим формулу масляной кислоты как C_xO_yH_z, тогда простейшая формула будет иметь вид: C₂OH₄. Этой формуле отвечает молекулярная масса 44. Истинную молекулярную массу кислоты находим исходя из её плотности по водороду:

Таким образом, истинная молекулярная масса кислоты отличается от вычисленной молекулярной массы по её простейшей формуле. Вычислим множитель (n), на который следует умножить значения всех трёх членов коэффициентов в простейшей формуле кислоты, разделив значение MC_xO_yH_z на значение MC₂OH₄:

x : y : z = (2 . 2) : (2 . 1) : (2 . 4) = 4 : 2 : 8. .

Задача 105.
Найти молекулярную формулу вещества, содержащего (по массе) 93,75% углерода и 6,25% водорода, если плотность этого вещества по воздуху равна 4,41.
Решение:
Молекулярная масса воздуха равна 29 г/моль.
Обозначим числа атомов углерода и водорода в простейшей формуле вещества через x, y. Атомные массы этих элементов равны соответственно 12 и 1. Поэтому массы углерода и водорода в составе вещества относятся как 12x : 1y. По условию задачи это отношение равно 93,75 : 6,25. Следовательно:

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим оба его члена на наименьший из них:

а затем умножим оба члена последнего отношения на 4, получим:

x : y = (1,25 . 4) : (1 . 4) = 5 : 4.

Простейшая формула вещества имеет вид: C₅H₄. Этой формуле отвечает молекулярная масса, равная 64 [M(С₅H₄) = (5 . 12) . (4 . 1) = 64)]. Истинную молекулярную массу вещества находим исходя из его плотности по воздуху:

M(C_xH_y) = D . M_(Возд.) = 4,41 . 29 = 128

Находим коэффициент (n), показывающий во сколько раз истинная молекулярная масса вещества больше вычисленной:

Теперь найденные значения x и y умножаем на 2, получаем: nC_xH_y = C10H8.

Источник

Оксид ванадия (V) — Vanadium(V) oxide

Оксид ванадия (V)

Имена
Название ИЮПАК

• 1314-62-1 Y

• ЧЕБИ: 30045Y

• 14130Y

• C19308N

• BVG363OH7AY

V ₂ O ₅ Молярная масса 181,8800 г / моль Появление Желтое твердое вещество Плотность 3,357 г / см 3 Температура плавления 690 ° С (1274 ° F, 963 К) Точка кипения 1,750 ° C (3,180 ° F, 2,020 К) (разлагается) + 128,0 · 10 −6 см 3 / моль Структура Искаженный тригонально-бипирамидальный (V) Термохимия -1419,435 кДж / моль Опасности Паспорт безопасности ICSC 0596 Пиктограммы GHS Сигнальное слово GHS Опасность

точка возгорания Не воспламеняется Смертельная доза или концентрация (LD, LC): 10 мг / кг (крыса, перорально)
23 мг / кг (мышь, перорально) 500 мг / м 3 (кошка, 23 мин)
70 мг / м 3 (крыса, 2 часа) NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): C 0,5 мг V ₂ O ₅ / м 3 (соответственно) (твердый) N проверить ( что есть ?) Y N Ссылки на инфобоксы

Оксид ванадия (V) ( ванадий ) представляет собой неорганическое соединение с формулой V ₂ O ₅ . Обычно известный как пятиокись ванадия , это твердое вещество коричневого / желтого цвета, хотя при осаждении из водного раствора его цвет становится темно-оранжевым. Из-за высокой степени окисления он является как амфотерным оксидом, так и окислителем . С промышленной точки зрения, это наиболее важное соединение ванадия , являющееся основным предшественником сплавов ванадия и широко используемым промышленным катализатором.

Минеральная форма этого соединения — щербинаит — встречается крайне редко, почти всегда встречается среди фумарол . Минеральный тригидрат V ₂ O ₅ · 3H ₂ O также известен под названием навахоит.

СОДЕРЖАНИЕ

Химические свойства

Восстановление до более низких оксидов

При нагревании смеси оксида ванадия (V) и оксид ванадия (III) , конпропорционирование происходит с получением оксида ванадия (IV) , в виде темно-синее твердое вещество:

Восстановление также может осуществляться с помощью щавелевой кислоты , монооксида углерода и диоксида серы . Дальнейшее восстановление с использованием водорода или избытка CO может привести к образованию сложных смесей оксидов, таких как V ₄ O ₇ и V ₅ O _9, прежде чем будет получен черный V ₂ O ₃ .

Кислотно-основные реакции

V ₂ O ₅ представляет собой амфотерный оксид. В отличие от большинства оксидов металлов, он слегка растворяется в воде с образованием бледно-желтого кислого раствора. Таким образом, V ₂ O ₅ реагирует с сильными невосстанавливающими кислотами с образованием растворов, содержащих бледно-желтые соли, содержащие центры диоксованадия (V):

Он также реагирует с сильной щелочью с образованием полиоксованадатов , которые имеют сложную структуру, которая зависит от pH . Если используется избыток водного гидроксида натрия , продукт представляет собой бесцветную соль , ортованадат натрия , Na ₃ VO ₄ . Если кислоту медленно добавлять к раствору Na ₃ VO ₄ , цвет постепенно становится более глубоким от оранжевого до красного, прежде чем коричневый гидратированный V ₂ O ₅ выпадет в осадок около pH 2. Эти растворы содержат в основном ионы HVO ₄ 2- и V ₂ O ₇ 4. — между pH 9 и pH 13, но ниже pH преобладают более экзотические виды, такие как V ₄ O ₁₂ 4- и HV ₁₀ O ₂₈ 5- ( декаванадат ).

При обработке тионилхлоридом он превращается в летучий жидкий оксихлорид ванадия , VOCl ₃ :

Другие окислительно-восстановительные реакции

Ванадаты или соединения ванадила в растворе кислоты восстанавливаются амальгамой цинка по красочному пути:

Все ионы в разной степени гидратированы.

Подготовка

Технический V ₂ O ₅ производится в виде черного порошка, используемого для производства металлического ванадия и феррованадия . Ванадиевая руда или обогащенный ванадием остаток обрабатывают карбонатом натрия и солью аммония для получения метаванадата натрия , NaVO ₃ . Затем этот материал подкисляют до pH 2–3, используя H ₂ SO _4, с получением осадка «красной лепешки» (см. Выше ). Затем красный кек плавят при 690 ° C с получением неочищенного V ₂ O ₅ .

Оксид ванадия (V) образуется при нагревании металлического ванадия с избытком кислорода , но этот продукт загрязнен другими, низшими оксидами. Более удовлетворительная лабораторная подготовка включает разложение метаванадата аммония при 500-550 ° C:

Использует

Производство феррованадия

В количественном отношении оксид ванадия (V) преимущественно используется в производстве феррованадия (см. Выше ). Оксид нагревают железным ломом и ферросилицием с добавлением извести для образования силикатно-кальциевого шлака . Алюминий также может быть использован для производства сплава железа с ванадием вместе с глиноземом в качестве

Производство серной кислоты

Еще одним важным применением оксида ванадия (V) является производство серной кислоты , важного промышленного химического вещества, годовое мировое производство которого в 2001 году составило 165 миллионов тонн, а приблизительная стоимость — 8 миллиардов долларов США. Оксид ванадия (V) служит решающей цели — катализировать умеренно экзотермическое окисление диоксида серы до триоксида серы воздухом в контактном процессе :

Открытие этой простой реакции, для которой V ₂ O ₅ является наиболее эффективным катализатором, позволило серной кислоте стать дешевым товарным химическим веществом, которым она является сегодня. Реакцию проводят при температуре от 400 до 620 ° C; ниже 400 ° C V ₂ O ₅ неактивен как катализатор, а выше 620 ° C он начинает разрушаться. Поскольку известно, что V ₂ O ₅ может быть восстановлен до VO _{2 с} помощью SO ₂ , один из вероятных каталитических циклов выглядит следующим образом:

Он также используется в качестве катализатора при селективном каталитическом восстановлении (SCR) выбросов NO _x на некоторых электростанциях . Из-за его эффективности в преобразовании диоксида серы в триоксид серы и, следовательно, в серную кислоту, при сжигании серосодержащего топлива необходимо соблюдать особую осторожность при рабочих температурах и размещении блока СКВ на электростанции.

Прочие окисления

Малеиновый ангидрид получают путем катализируемого V ₂ O ₅ окисления бутана воздухом:

Малеиновый ангидрид используется для производства полиэфирных и алкидных смол .

Фталевый ангидрид получают аналогичным образом катализируемым V ₂ O ₅ окислением орто-ксилола или нафталина при 350–400 ° C. Уравнение для окисления ксилола:

Фталевый ангидрид является предшественником пластификаторов , используемых для придания полимерам пластичности .

Аналогичным образом производится множество других промышленных соединений, включая адипиновую кислоту , акриловую кислоту , щавелевую кислоту и антрахинон .

Другие приложения

Благодаря высокому коэффициенту термического сопротивления оксид ванадия (V) находит применение в качестве материала детектора в болометрах и массивах микроболометров для тепловидения . Он также находит применение в качестве датчика этанола на уровнях ppm (до 0,1 ppm).

Ванадиевые окислительно-восстановительные батареи — это тип проточных батарей, используемых для хранения энергии, в том числе на крупных энергетических объектах, таких как ветряные электростанции .

Биологическая активность

Оксид ванадия (V) проявляет очень умеренную острую токсичность для человека с LD50 около 470 мг / кг. Наибольшая опасность возникает при вдыхании пыли, где LD50 колеблется в пределах 4–11 мг / кг при 14-дневном воздействии. Ванадат ( В.О. 3-
4 ), образующийся в результате гидролиза V ₂ O ₅ при высоком pH, по-видимому, ингибирует ферменты, перерабатывающие фосфат (PO ₄ 3- ). Однако способ действия остается неуловимым.

Источник