0引言???? 钒酸盐是钒的重要化合物，它可分为偏钒酸盐M1VO3、正钒酸盐M13VO4和多钒酸盐M14V2O7（常称为焦钒酸盐）、M13V3O9等［1］.钒酸盐（总浓度高于10-4 mol/L时）随溶液的pH值变化而相互转化，但采用常用的化学实验方法［2］，有的试剂用量偏多；有的几种物质混合在一起，分不清变化过程的现象规律；有的只能看到物质变化过程中某个瞬间，缺少前后连续的对比现象；有的只注意结果，忽视了反应过程中的现象变化.为了解决以上问题，在实践中逐渐探索出用液膜自然扩散微型实验探究钒酸盐类的变化过程，并用于鉴定钒酸盐.首先减少了试剂的用量；其次，采用了点滴皿［3］代替不适合滴量试剂自然扩散过程的反应器（底部是凹面的试管或点滴板），增大反应面，扩大观察范围.1仪器及试剂仪器：点滴皿，专为液膜扩散微型实验设计，获国家专利权的新玻璃器皿，此实验用自制代用品；点滴皿的代用品的裁制，即选取2～3 mm厚的表面平整无划痕的普通玻璃，用玻璃刀裁成10 cm×10 cm的正方形，再用纱布磨去四边的锋刃即可.酸度计或精密pH试纸.?? 试剂：NaVO3（0.1 mol/L、0.3 mol/L）、H2SO4(1 mol/L、2 mol/L)、NaOH(0.1 mol/L、1 mol/L)、H2O2(质量分数为3%、10%)，均为分析纯.2偏钒酸钠（NaVO3）溶液随pH值
降低的变化过程2.1实验步骤 分别取2～3滴0.3 mol/L的NaVO3和1 mol/L H2SO4于点滴皿上相距约1 cm处，用玻璃棒摊平使其形成溶液膜，并使其逐渐接近，当两种溶液膜相互接触后，停止外力作用，让溶液中的物质自然扩散反应.点滴皿上呈现有序的物色区域：无色、黄色、红棕色晶体、黄色、无色，并小心测试各区域的pH值.2.2NaVO3溶液随pH值降低过程的实验现象照片1为NaVO3溶液与稀H2SO4的自然扩散反应.图1NaVO3溶液与稀H2SO4自然扩散变化
Fig.1Effect of NaVO3 solution with its pH change2.3NaVO3溶液随pH值变化的分析示意图图2为NaVO3溶液随pH值变化的分析示意图.
图2NaVO3溶液随pH值变化示意图
Fig.2Effect of NaVO3 solution with its? pH changes
2.4对NaVO3与稀H2SO4两溶液膜之间自然
扩散过程的理论分析由于NaVO3溶于水发生水解聚合反应：VO-3+H2O［H2VO4］-VO-3+H2OHVO3+OH-2VO-3+H2O［H2V2O7］2-3VO-3+H2O［HV3O9］2-+OH-4VO-3+H2O［HV4O12］3-+OH-……测得0.3 mol/L NaVO3溶液的pH≈8（偏碱性），它与1 mol/L的H2SO4（pH=0）溶液膜接触后互相稀释，溶液的pH值从左至右逐渐减小，当钒酸盐溶液的pH趋于6.5时逐渐变黄色：10［HV3O9］2-+5H+3［HV10O28］5-+6H2O10［HV4O12］3-+10H+4［HV10O28］5-+8H2O［HV10O28］5-+H+［H2V10O28］4-钒酸盐溶液的pH值趋于2时，析出红棕色晶体五氧化二钒水合物.［H2V10O28］4-+4H+5V2O5+3H2O当溶液的pH﹤1时红棕色晶体又溶解为含VO+2的黄色溶液［4］.V2O5+2H+2VO+2+H2OH6V10O28+10H+10VO+2+8H2O［H2V10O28］4-+14H+10VO+2+8H2O在点滴皿上的溶液膜中，钒酸盐从左（pH≈8）逐渐扩散至右（pH=0）的变化，形成五个综合对比的物区.如图1，出现了鲜明的对比现象，反映了钒酸盐溶液随pH值的变化规律.第7期杨兴,等:利用液膜扩散微型实验探究钒酸盐的变化规律
武汉工程大学学报第33卷
3钒酸盐与双氧水反应随溶液酸碱
性的变化3.1实验过程??? 分别取2～3滴质量分数为10%的H2O2和0.3 mol/L NaVO3于点滴皿上形成溶液膜，并在1位加1滴0.1 mol/L NaOH，3位加1滴1 mol/L H2SO4，用玻璃棒把1、2、3溶液膜分别相连（每次用玻璃棒要清洗）.3.2实验现象1、2位溶液变黄色，3位溶液开始变黄色，随着反应进入强酸性而变红棕色.照片2为钒酸盐与双氧水反应随溶液酸碱性的变化.图3钒酸盐与双氧水反应随溶液酸碱性变化图
Fig.3Reaction of vanadate with hydrogen
peroxide solution pH changes3.3现象及分析参考图3，在点滴皿上偏钒酸钠与过氧化氢两种溶液膜之间，从弱碱性到弱酸性环境中得到二过氧钒酸离子［VO2(O2)2］3-黄色；强酸性环境中得到红棕色的过氧钒阳离子［V(O2)］3+，两者之间存在下列平衡：［VO2(O2)2］3-黄色+6H+［V(O2)］3+红棕色+H2O2+2H2O
由反应物与生成物形成鲜明对比，可利用此变化规律鉴定钒酸盐.4结语通过大量实验证明，此研究方法所用试液是滴量，仪器和操作步骤都比较简单，能清晰观察到物质自然变化过程中的规律性，提高了综合研究的效果.