硫单质和氧反应不需催化剂,S+O2=SO2
SO2与O2反应需要催化剂,2SO2+O2=2SO3
SO2与O2常温常压下就可以反应,只是反应速率低了,转化率也低,加压降温有利于反应的发生.
工业上制取SO3来制硫酸是,主要利用V2O5做催化剂,来催化氧化：2SO2+O2==V2O5==2SO3（温度为400-620°C）,另外Pt也有很好的催化效果,只是成本较高,由于加压需要一定的成本,且V2O5催化有较好的效果,所以一般不再加压和降温（降温过低SO3液化会不利于SO2、O2与V2O5接触,且不利于将SO3气体导入其后的溶液中）.
五氧化二钒具有两性,可溶于碱生成多聚钒酸盐,[1]也可溶于非还原性酸生成淡黄色含VO2+的溶液：
V2O5 + 2 HNO3 → 2 VO2(NO3) + H2O
与碱如氢氧化钠反应,碱过量时产物为无色的钒酸钠（Na3VO4）,酸度升高时,颜色逐渐由无色变为橙色再到红色.pH处于9-13时的微粒主要是HVO42−、V2O74−,低于9时变为V4O124−、HV10O285−.pH为2时沉淀出棕色的五氧化二钒水合物.
五氧化二钒与亚硫酰氯反应得到三氯氧钒：
V2O5(s) + 3 SOCl2(l) → 2 VOCl3(l) + 3 SO2(g)
氧化还原反应
五氧化二钒中的正五价钒可被还原,在酸性介质得到VIV,蓝色的VO(H2O)52+钒氧基离子.以盐酸和氢溴酸作还原剂,氧化产物是相应的卤素单质：
V2O5(s) + 6 HCl + 7 H2O → 2 [VO(H2O)5]2+ + 4 Cl− + Cl2
固态的五氧化二钒可被草酸、一氧化碳或二氧化碳还原为深蓝色的二氧化钒固体,还原剂过量会经由V4O7与V5O9之类的复杂氧化物混合物,最终产物是黑色的三氧化二钒.
溶液中,钒酸盐或VO2+离子被锌汞齐还原,会发生一系列的颜色变化,最终得到VII离子：
无色"VO3−" → 黄色"VO2+" → 蓝色"VO2+" → 绿色"V3+" → 紫色"V2+"
制备
首先用碳酸钠处理含钒矿物生成偏钒酸钠,而后用硫酸控制pH为2-3,沉淀,加热至690°C熔化便可得到粗五氧化二钒.
金属钒与过量氧气反应的主要产物是五氧化二钒,但常常含有钒的其他低价氧化物杂质.实验室中,可用偏钒酸铵在200°C时的分解反应制备五氧化二钒：
2 NH4VO3 → V2O5(s) + 2 NH3 + H2O
应用
五氧化二钒最重要的应用,是在接触法制硫酸时,作二氧化硫氧化为三氧化硫的催化剂.三氧化硫进一步与水反应可以得到硫酸.
2 SO2 + O2 =2 SO3
一般催化反应于400-620°C时发生.低于此温度时,五氧化二钒无法发挥出催化活性；高于此温度时,五氧化二钒则分解.反应的催化机理如下,经由低价的二氧化钒中间产物：
SO2 + V2O5(s) → SO3(g) + 2 VO2(s)
2 VO2(s) +1/2 O2(g) → V2O5
