Получение ванадий (V) оксида

В фарфоровый тигель помещают небольшое количество кристаллического аммоний метаванадата NH₄VO₃ и осторожно нагревают в пламени горелки до превращения его в красно - коричневый порошок V₂O₅. Записывают уравнение реакции

Опыт 2. Определение свойств V₂O₅

В три пробирки помещают небольшое количество V₂O₅ и добавляют соответственно по 2-3 мл H₂O, разбавленной соляной кислоты (~ 10%), 10% -ный раствор щелочи, перемешивают реакционную смесь. Нагревают пробирки до кипения, отмечают растворимость V₂O₅ в каждом случае на холоде и при нагревании.

Опыт 3. Окислительные свойства соединений ванадия (+5)

а) В пробирку наливают 2-3 мл разбавленной серной кислоты, добавляют 2-3 гранулы цинка и ~ 1 мл насыщенного раствора ванадата аммония или натрия. Наблюдают изменение окраски раствора вследствие последовательного восстановления V(+5) до V(+4) (синий цвет), V(+3) (зеленый цвет), V(+2) (фиолетовый цвет). Раствор ванадий (+2) сульфата сохраняют над металлическим цинком для дальнейших опытов. Записывают уравнения реакций всех трех стадий.

б) В пробирку с 2-3 мл раствора ванадата аммония прибавляют 1 мл разбавленной серной кислоты и несколько капель раствора KI. При этом ванадий (+5) восстанавливается до ванадия (4), а I^-- ион окисляется до I₂. Записывают уравнение реакции.

Опыт 4. Образование поливанадатов зависимости от pH

Наливают в пробирку ~ 1 мл желтого раствора метаванадата аммония и прибавляют к нему 2-3 капли концентрированного раствора щелочи. При рН ~12 образуется бесцветный ортованадат-ион VO₄^3-, а в интервале pH ~10-12 - бесцветный диванадат V₂O₇^4-. Добавляют к раствору ванадата постепенно по несколько капель разбавленной серной кислоты (1: 3) и наблюдают за изменением окраски от желтой до оранжевой вследствие образования поливанадатов: при pH ~9 преимущественно три- и тетраметаванадаты (V₃O₉^3- и V₄O₁₂^4-) желтого цвета, а в интервале pH ~7-2 - декаванадат-ионы V₁₀O₂₈^6- оранженвого цвета. Добавлением раствора щелочи можно изменить ход реакции в обратном направлении.

Опыт 5. Получение соединений ванадия (+4)

а) В пробирку наливают 2-3 мл раствора ванадата аммония или натрия, подкисляют его раствором H₂SO₄ (1: 6) и добавляют раствор H₂SO₃ или Na₂SO₃ до появления синей окраски (образуется VOSO₄)

б) В сухую пробирку насыпают 1 часть V₂O₅ и столько же кристаллической оксалатной (щавелевой) кислоты, перемешивают и нагревают до появления темно - синей окраски. Уравнения происходящих реакций:

а) V₂O₅ + 3 H₂C₂O₄ = 2 VOC₂O₄ + 3 H₂O + 2 CO₂

б) 2 VOC₂O₄ = 2 VO₂ + 2 CO + 2 CO₂ .

в) В сухую пробирку насыпают небольшое количество V₂O₅ и доливают 1-2 мл концентрированной HCl . Смесь нагревают в вытяжном шкафу до полного растворения V₂O₅ и образования зеленого раствора. Разбавляют раствор водой и наблюдают появление синей окраски вследствие гидролиза образовавшегося вначале соединения ванадия(+4). Записывают уравнение реакции, учитывая, что продуктами реакции являются VOCl₂, Cl₂ и H₂O.

Опыт 6. Восстановительные свойства соединений ванадия (+4)

а) К раствору ванадия хлорида (или сульфата) добавляют 2 - 3 капли раствора калия перманганата. Наблюдают изменение окраски растворов, записывают уравнения реакции.

б) К раствору VOCl₂ (или VOSO₄) добавляют постепенно 10% - ный раствор KOH до получения прозрачного окрашенного раствора тетраванадата калия K₂[V₄O₉]. Добавляют к нему 5 - 6 капель раствора KІO₃ и нагревают до исчезновения окраски.

Опыт 7. Восстановительные свойства соединений ванадия (+2)

В две пробирки наливают соответственно растворы KMnO₄ и K₂Cr₂O₇, подкисляют серной кислотой и добавляют 3 - 5 капель раствора VSO₄, полученного в опыте 3. Наблюдают изменение окраски растворов, записывают уравнения реакций.