五氧化二釩〈Vanadium pentoxide〉

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五氧化二釩〈Vanadium pentoxide〉
台北市立第一女子高級中學二年級李宛儒/台北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師修改/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

五氧化二釩的性質與結構
五氧化二釩〈Vanadium pentoxide〉化學式為V₂O₅，莫耳質量181.88 g mol⁻¹，密度為3.357 g/cm³的橙色固體，熔點690 °C，沸點1750 °C，微溶於水，在水中的溶解度為0.8 g/100 mL （20 °C）。五氧化二釩有毒，不論是吸入、吞入、或是藉由皮膚吸收都有致命的危險。與一般金屬氧化物不同，溶於水呈酸性。由於加熱之後會放出氧氣，所以經常作為氧化反應的催化劑。五氧化二釩中的釩為最高的氧化態〈+5〉，具有兩性及氧化性。

五氧化二釩
圖片來源：http://www.chemspider.com/Record … 1-853f-3db8e1c62111

五氧化二釩的製備
其製備的方法為：先使釩礦石和鈉鹽反應,，再藉由加熱、溶劑萃取、使用硫酸酸化引起沈澱反應而得。例如：
2 NH₄VO₃ → V₂O₅(s) + 2 NH₃ + H₂O

_{五氧化二釩的兩性性質}
五氧化二釩溶於非還原性酸中會生成含VO²⁺ 的淡黃色溶液，方程式如下：
V₂O₅ + 2 HNO₃ → 2 VO₂(NO₃) + H₂O
在過量鹼中可生成無色的釩酸鈉〈Na₃VO₄〉。酸度升高時，顏色變化為無色→橙色→紅色。

五氧化二釩的氧化還原反應
五氧化二釩為強氧化劑，以鹽酸〈HCl〉或氫溴酸〈HBr〉作還原劑，還原五氧化二釩中的正五價釩，產物可得藍色的VO(H₂O)₅2+釩氧基離子及鹵素。例如：
V₂O₅(s) + 6 HCl + 7 H₂O → 2 [VO(H₂O)₅]₂+ + 4 Cl⁻ + Cl₂
若以草酸、一氧化碳或二氧化碳作還原劑，則可將固態的五氧化二釩還原成深藍色的二氧化釩固體。如果還原劑過量的話，最終產物是黑色的三氧化二釩。
以鋅汞齊〈zinc amalgam〉與五氧化二釩水溶液反應，可得到一系列各種顏色具有不同氧化態的水合離子，釩氧基與釩離子與顏色如下：

五氧化二釩的應用
五氧化二釩最重要的應用為使用接觸法制備硫酸時，作為二氧化硫氧化成三氧化硫的催化劑。而三氧化硫可進一步與水反應生成硫酸。
2 SO₂ + O₂→ 2 SO₃
此反應於400-620°C時發生。低於此溫度時，五氧化二釩無法發揮催化功能；高於此溫度時，五氧化二釩則分解。反應的催化機制如下：
SO₂ + V₂O₅(s) → SO₃(g) + 2 VO₂(s)
2 VO₂(s) +1/2 O₂(g) → V₂O₅