【題目】釩(V)為過(guò)渡元素,可形成多價(jià)態(tài)化合物,全釩液流電池是一種新型的綠色環(huán)保儲(chǔ)能系統(tǒng),工作原理如下圖:
已知:
離子種類 | VO2+ | VO2+ | V3+ | V2+ |
顏色 | 黃色 | 藍(lán)色 | 綠色 | 紫色 |
(1)全釩液流電池放電時(shí)V2+發(fā)生氧化反應(yīng),該電池放電時(shí)總反應(yīng)式是_______
(2)當(dāng)完成儲(chǔ)能時(shí),正極溶液的顏色是 __________
(3)質(zhì)子交換膜的作用是_________
(4)含釩廢水會(huì)造成水體污染,對(duì)含釩廢水(除VO2+外,還含Fe3+等)進(jìn)行綜合處理可實(shí)現(xiàn)釩資源的回收利用,流程如下:
已知溶液酸堿性不同釩元素的存在形式不同:
釩的化合價(jià) | 酸性 | 堿性 |
+4價(jià) | VO2+ | VO(OH)3- |
+5價(jià) | VO2+ | VO43- |
①濾液中釩元素的主要存在形式為_______
②濾渣在空氣中由灰白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色,用化學(xué)用語(yǔ)表示加入NaOH后生成沉淀的反應(yīng)過(guò)程_______________、____________。
③萃取、反萃取可實(shí)現(xiàn)釩的分離和富集,過(guò)程可簡(jiǎn)單表示為(HA為有機(jī)萃取劑):
萃取時(shí)必須加入適量堿,其原因是 __________
④純釩可由熔鹽電解法精煉,粗釩(含雜質(zhì))作____極。
【答案】V2+ +VO2++2H+=V3++VO2++H2O 黃色 阻隔氧化劑與還原劑,使氫離子通過(guò)形成電流 VO(OH)3- Fe2+ + 2OH-=Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 加入堿中和硫酸,促使平衡正向移動(dòng),提高釩的萃取率 陽(yáng)極
【解析】
(1)B極是V2+失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成V3+,A極VO2+得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成VO2+,根據(jù)電極反應(yīng)式書寫總反應(yīng)式;
(2)儲(chǔ)能為充電過(guò)程,正極和外接電源正極相連,本身作陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)方程式為:VO2+- e-+H2O= VO2++2H+;
(3)質(zhì)子交換膜的作用是阻隔氧化劑與還原劑,使氫離子通過(guò)形成電流;
(4)①由流程可知濾液為堿性且加入鐵粉后VO2+被還原為VO(OH)3-;
②Fe2+ + 2OH-=Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 。
③分析平衡,,加入堿中和硫酸,促使平衡正向移動(dòng),提高釩的萃取率;
④電解法精煉釩,用粗釩作陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng)。
(1)因?yàn)榉烹姇r(shí),已知B極是V2+失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成V3+,所以A極會(huì)得到電子發(fā)生還原反應(yīng),故電極反應(yīng)方程式為:VO2++e-+2H+=VO2++H2O,故電池放電時(shí)總反應(yīng)式是V2+ +VO2++2H+=V3++VO2++H2O,
故答案是:V2+ +VO2++2H+=V3++VO2++H2O;
(2)儲(chǔ)能為充電過(guò)程,正極和外接電源正極相連,本身作陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)方程式為:VO2+- e-+H2O= VO2++2H+,所以當(dāng)完成儲(chǔ)能時(shí),正極溶液的顏色是黃色;
故答案是:黃色;
(3)由電池放電時(shí)總反應(yīng)式V2++VO2++2H+=V3++VO2++H2O可知,兩電極的物質(zhì)混合會(huì)發(fā)生反應(yīng),故質(zhì)子交換膜的作用是阻隔氧化劑與還原劑,使氫離子通過(guò)形成電流;
故答案是:阻隔氧化劑與還原劑,使氫離子通過(guò)形成電流;
(4)①根據(jù)表中信息,由流程可知濾液為堿性且加入鐵粉后VO2+被還原為VO(OH)3-,所以釩元素的主要存在形式為VO(OH)3-,
故答案是:VO(OH)3-;
②加入氫氧化鈉之后,由灰白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色,這是亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子,反應(yīng)過(guò)程為Fe2+ + 2OH-=Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3。
故答案為:Fe2+ + 2OH-=Fe(OH)2↓; 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3;
③分析平衡,,加入堿中和硫酸,促使平衡正向移動(dòng),提高釩的萃取率,
故答案為:加入堿中和硫酸,促使平衡正向移動(dòng),提高釩的萃取率;
④電解法精煉釩,用粗釩作陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng),
故答案為:陽(yáng)極。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列敘述正確的有___個(gè)( )
①用電子式表示MgCl2的形成過(guò)程為:
②兩個(gè)不同種非金屬元素的原子間形成的化學(xué)鍵都是極性鍵
③離子化合物在熔融狀態(tài)時(shí)能夠?qū)щ?/span>
④含有非極性鍵的化合物一定是共價(jià)化合物
⑤元素周期表中位于金屬和非金屬分界線附近的元素屬于過(guò)渡元素
⑥次氯酸的電子式:
⑦離子化合物中一定含有離子鍵
A.1B.2C.3D.4
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下表為元素周期表的一部分,請(qǐng)參照元素①-⑩在表中的位置,用相應(yīng)的化學(xué)用語(yǔ)回答下列問(wèn)題:
族 周期 | IA | 0 | ||||||
1 | ① | ⅡA | ⅢA | ⅣA | ⅤA | ⅥA | ⅦA | |
2 | ② | ③ | ④ | ⑤ | ||||
3 | ⑥ | ⑦ | ⑧ | ⑨ | ⑩ |
(1)表中用序號(hào)標(biāo)出的10種元素中,化學(xué)性質(zhì)最不活潑的元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖是_____________________________。
(2)④、⑥、⑧的原子半徑由小到大的順序?yàn)?/span>___________(用元素符號(hào)作答)。
(3)②、③、⑨的最高價(jià)氧化物的水化物的酸性由弱到強(qiáng)的順序是______________(用化學(xué)式作答)。
(4)由表中兩種元素的原子按1:1組成的共價(jià)化合物M,M為常見液態(tài)化合物,其稀溶液易被催化分解,請(qǐng)寫出M的電子式_____________,M的結(jié)構(gòu)式_____________。
(5)寫出⑦元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物分別與元素⑥、⑧的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的水溶液反應(yīng)的離子方程式_____________、_____________。
(6)⑥的金屬性強(qiáng)于⑦,下列表述中能證明這一事實(shí)的是_____________。
a.⑥的單質(zhì)和⑦的單質(zhì)熔沸點(diǎn)不同
b.⑥的最高價(jià)氧化物水化物的堿性比⑦的最高價(jià)氧化物水化物的堿性強(qiáng)
c.⑦最外層的電子數(shù)比⑥多
d.⑦的單質(zhì)與稀鹽酸反應(yīng)比⑥的緩和一些
(7)①和④形成的氣態(tài)氫化物與①和⑧形成的氣態(tài)氫化物相比較,_____________沸點(diǎn)高(填化學(xué)式),理由是_______________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】清華大學(xué)王曉琳教授首創(chuàng)三室膜電解法制備LiOH,其工作原理如圖所示,下列有關(guān)說(shuō)法正確的是
A. X電極連接電源負(fù)極
B. N為陽(yáng)離子交換膜
C. Y電極反應(yīng)式為 O2+2H2O+4e-=4OH-
D. 制備2.4g LiOH產(chǎn)生的H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為2.24 L
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在一定溫度下,某容積可變的密閉容器中,建立下列化學(xué)平衡:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。下列敘述中不能說(shuō)明上述可逆反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是 ( )
A.體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化
B.v正(CO)=v逆(H2O)
C.生成n mol CO的同時(shí)生成n mol H2
D.1 mol H—H鍵斷裂的同時(shí)斷裂2 mol H—O鍵
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某化學(xué)小組制備氫氧化鐵膠體:潔凈的小燒杯盛適量蒸餾水,用酒精燈加熱至沸騰,向燒杯中逐滴加入1 mol·L-1氯化鐵溶液,至液體呈透明的紅褐色;卮鹣铝袉(wèn)題:
(1)氫氧化鐵膠體中微粒直徑的范圍是________________。
(2)檢驗(yàn)?zāi)z體制備成功的操作是__________________________________。
(3)實(shí)驗(yàn)中手不慎被玻璃割破,可用氯化鐵溶液應(yīng)急止血,主要原因是____________(填序號(hào))。
①氯化鐵溶液具有殺菌消毒的作用
②氯化鐵溶液能使血液膠體凝固
③氯化鐵溶液能產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀堵住傷口
④氯化鐵溶液能使血液發(fā)生化學(xué)變化
(4)制備膠體的化學(xué)方程式為_______。如果將1molFeCl3全部制成膠體,膠粒數(shù)目______NA(選填“大于”“等于”“小于”)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】近日,我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種藍(lán)藻人造葉片系統(tǒng),其核心是一種可以向細(xì)胞外分泌蔗糖的藍(lán)藻,其工作原理如圖。下列說(shuō)法不正確的是
A. 該系統(tǒng)利用了藍(lán)藻的光合作用
B. 理論上,系統(tǒng)出水量小于進(jìn)水量
C. 可用銀氨溶液檢驗(yàn)產(chǎn)物中是否含蔗糖
D. 該系統(tǒng)有望為人類探索太空時(shí)解決生存難題提供新思路
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】不同條件下,用O2氧化a mol/L FeCl2溶液過(guò)程中所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示。下列分析或推測(cè)合理的是
A. 由①、②可知, pH越大,+2價(jià)鐵越易被氧化
B. 由②、③推測(cè),若pH>7,+2價(jià)鐵更難被氧化
C. 由①、③推測(cè),FeCl2被O2氧化的反應(yīng)為放熱反應(yīng)
D. 60℃、pH=2.5時(shí), 4 h內(nèi)Fe2+的平均消耗速率大于 0.15a mol/(L·h)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】運(yùn)用相關(guān)原理,回答下列各小題:
(1)25℃時(shí),某FeCl3溶液的pH=2,則此溶液中由水電離產(chǎn)生的c(OH-)=___________;用離子方程式表示FeCl3溶液用于凈水的原因:______________________。
(2)已知NaHSO4在水中的電離方程式 NaHSO4 = Na++H++SO42-。在NaHSO4溶液中c(H+)______c(OH-)+c(SO42-)(填“>”、“=”或“<”下同);用硫酸氫 鈉與氫氧化鋇溶液制取硫酸鋇,若溶液中SO42-完全沉淀,則反應(yīng)后溶液的pH______7
(3)分析下表提供的數(shù)據(jù):
化學(xué)式 | 電離常數(shù) |
HClO | Ka=3×10-8 |
H2CO3 | Ka1=4.3×10-7 |
Ka2=5.6×10-11 |
①84消毒液(有效成分為NaClO)久置于空氣中會(huì)失效,寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式: _____________________________________________
②判斷在等濃度的NaClO、NaHCO3混合溶液中,各種離子濃度由大到小的順序: ____________
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