| Khối lượng mol: | 181.88 g/mol |
| Phân tử khối: | 181.88 |
| Số CAS: | 1314-62-1 |
| Trạng thái: | Rắn |
| Màu sắc: | Vàng cam đến đỏ nâu (bột), đỏ gạch (rắn nóng chảy) |
| Tính tan: | Rất ít tan trong nước lạnh (tạo dung dịch axit nhẹ), tan trong axit mạnh và kiềm tạo vanadat. |
| Độ tan: | 0.0007 g/100 mL nước ở 20 °C; tan trong kiềm và axit mạnh. |
| Độ pH: | Khoảng 4.0-5.0 (trong dung dịch bão hòa) - tính axit yếu. |
| Oxi hóa - Khử: | Là một chất oxi hóa mạnh, đặc biệt ở nhiệt độ cao. Vanadi thường ở trạng thái oxi hóa +5. |
| Nhiệt độ sôi: | Không xác định (thăng hoa ở khoảng 1750 °C) |
| Nhiệt nóng chảy: | 690 °C |
| Tỷ trọng: | 3.357 g/cm³ |
Máy tính nhanh
* Tự động tính dựa trên 181.88 g/mol
Đặc tính & Ứng dụng
- Chất xúc tác: Quan trọng nhất là trong quá trình sản xuất axit sunfuric bằng phương pháp tiếp xúc (Oxi hóa SO₂ thành SO₃).
- Sản xuất ferovanadi: Hợp kim được dùng trong sản xuất thép hợp kim để tăng độ bền, độ cứng và khả năng chống ăn mòn.
- Gốm sứ và thủy tinh: Là chất tạo màu vàng, xanh lá cây hoặc xanh lam.
- Pin và năng lượng: Nghiên cứu ứng dụng trong pin lithium-ion và siêu tụ điện.
- Sản xuất chất dẻo: Đôi khi dùng làm chất xúc tác trong quá trình trùng hợp olefin.
Phương pháp điều chế
- Công nghiệp: Khử quặng vanadi (như vanadinit hoặc carnotit) bằng cách nung với muối ăn (NaCl) và cacbonat natri (Na₂CO₃) để tạo vanadat natri, sau đó axit hóa và nung để thu V₂O₅. Hoặc đốt cháy kim loại vanadi trong không khí.
- Phòng thí nghiệm: Nhiệt phân amoni metavanadat (NH₄VO₃) hoặc amoni decavanadat ((NH₄)₆V₁₀O₂₈) ở nhiệt độ cao.
Tính chất Hóa học
Tác dụng với:
- Axit mạnh: V₂O₅ + 6HCl → 2VOCl₃ + 3H₂O
- Kiềm mạnh: V₂O₅ + 2NaOH → 2NaVO₃ (natri metavanadat) + H₂O
- Chất khử: Ví dụ: 2V₂O₅ + C → 4VO₂ + CO₂ (ở nhiệt độ cao) hoặc với SO₂ (phản ứng xúc tác).
Không phản ứng:
V₂O₅ tương đối trơ với nước ở nhiệt độ phòng nhưng có thể hòa tan rất ít tạo dung dịch axit yếu. Nó bền với không khí và oxi, nhưng có thể phản ứng với hydro ở nhiệt độ cao để tạo các oxit vanadi thấp hơn hoặc kim loại vanadi.
Chuỗi chuyển hóa
V -> V₂O₅ -> NaVO₃ -> V₂O₅ -> SO₃
Hiện tượng thực tế
- V₂O₅ bị khử bởi SO₂ trong quá trình xúc tác tạo ra V₂O₄ màu xanh đen, sau đó V₂O₄ bị oxi hóa lại thành V₂O₅ bởi O₂.
- Khi đun nóng, V₂O₅ từ màu cam chuyển sang đỏ gạch nóng chảy.
Bài tập vận dụng
Trong công nghiệp, Vanadi (V) oxit (V₂O₅) được sử dụng làm chất xúc tác quan trọng trong sản xuất axit sunfuric. Hãy viết phương trình hóa học của phản ứng mà V₂O₅ xúc tác và giải thích vai trò của nó.
Lời giải:
Phản ứng xúc tác: 2SO₂(k) + O₂(k) ⇌ 2SO₃(k) (có V₂O₅, t°)
Vai trò của V₂O₅: V₂O₅ là chất xúc tác dị thể, làm tăng tốc độ phản ứng oxi hóa SO₂ thành SO₃ mà không bị tiêu hao trong quá trình phản ứng.
Cảnh báo & An toàn
Thu Thủy
Cử nhân Hóa học Đại học Khoa học Tự nhiên. Có 5 năm kinh nghiệm giảng dạy và số hóa tài liệu giáo dục môn Hóa học.