【題目】五氧化二釩(V2O5)在冶金、搪瓷、磁性材料等領域具有重要的應用。實驗室以含釩廢料(含有V2O3、CuO、MnO、SiO2、有機物)為原料制備V2O5的工藝流程如圖所示。

已知：Ⅰ.含釩離子在溶液中的主要存在形式與溶液pH的關系如下表所示。

pH

4～6

6～8

8～10

10～12

主要存在形式

VO2+

VO3-

V2O74-

VO43-

Ⅱ.25℃時，部分難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表所示。

難溶電解質(zhì)

Cu(OH)2

Mn(OH)2

溶度積常數(shù)(Ksp)

4.8×10-20

4×10-14

Ⅲ.25℃時，NH4VO3的溶解度為0.4gL-1；70℃時，NH4VO3的溶解度為63gL-1。

請回答下列問題：

（1）“焙燒”的目的是___。

（2）濾渣1的用途為___(任寫一種)。

（3）“調(diào)pH”的目的除了使Cu2+沉淀完全外，還有___；調(diào)節(jié)pH為7時，Cu2+是否沉淀完全？___。(寫出計算過程，當溶液中離子濃度小于10-5molL-1時，認為該離子沉淀完全)

（4）“沉錳”時，需將溫度控制在70℃左右，溫度不能過高或過低的原因為___。

（5）“濃縮結晶”后，需對所得NH4VO3進行洗滌、干燥。洗滌劑宜選用___；證明NH4VO3已洗滌干凈的實驗操作及現(xiàn)象為___。

（6）“煅燒”時，生成無污染性氣體，該反應的化學方程式為___。

【答案】除去有機物雜質(zhì)，并將V2O3氧化為V2O5 制作光導纖維、制作玻璃、制取硅膠、制取硅單質(zhì)等 使含釩離子以VO3-形式存在 調(diào)節(jié)pH為7時，溶液中c(Cu2+)==molL-1=4.8×10-6molL-1<10-5molL-1，Cu2+沉淀完全 溫度過低時，反應速率較慢，NH4VO3可能提前結晶析出，導致產(chǎn)率較低；溫度過高時，NH4HCO3分解使原料的利用率降低，并導致環(huán)境污染 冷水(或酒精溶液) 取少量最后一次洗滌液于潔凈試管中，滴加BaCl2溶液，若無明顯現(xiàn)象，則證明NH4VO3已洗滌干凈 4NH4VO3+3O22V2O5+2N2+8H2O

【解析】

含釩廢料(含V2O3、CuO、MnO、SiO2、A12O3、有機物)焙燒，可除去有機物，將V2O3氧化為V2O5，加入硫酸酸溶，得到濾渣1為SiO2，濾液調(diào)節(jié)pH可生成氫氧化鋁、氫氧化銅沉淀，過濾后濾液加入碳酸氫銨，可生成碳酸錳沉淀，濾液加入過量硫酸銨，濃縮、結晶，可得到NH4VO3，煅燒可生成V2O5，以此解答該題。

根據(jù)流程圖中的信息可知“焙燒”的目的是除去有機物雜質(zhì)，并將氧化為；

所得焙燒產(chǎn)物加入稀硫酸后，只有與稀硫酸不反應，所以濾渣1是，其用途為制作光導纖維、制作玻璃、制取硅膠、制取硅單質(zhì)等；

“調(diào)pH”的目的除了使Cu2+沉淀完全外，還有使含釩離子以形式存在，調(diào)節(jié)pH為7時，溶液中，Cu2+沉淀完全；

“沉錳”時，需將溫度控制在左右，溫度不能過高或過低的原因為溫度過低時，反應速率較慢，可能提前結晶析出，導致產(chǎn)率較低；溫度過高時，分解使原料的利用率降低，并導致環(huán)境污染；

濃縮結晶后，需對所得進行洗滌、干燥，根據(jù)題目提供信息可知的溶解度隨溫度升高會增大，為減小其溶解，可以選擇冷水或酒精溶液來洗滌；證明已洗滌干凈的實驗操作及現(xiàn)象為：取少量最后一次洗滌液于潔凈試管中，滴加溶液，若無明顯現(xiàn)象，則證明已洗滌干凈，；

煅燒”時，生成的無污染性氣體為氮氣，結合電子守恒和元素守恒可知發(fā)生反應的化學方程式為。

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】廢舊電池中的Zn、Mn元素的回收，對環(huán)境保護有重要的意義。鋅錳干電池的負極是作為電池殼體的金屬鋅，正極是被二氧化錳和碳粉包圍的石墨電極，電解質(zhì)是氯化鋅和氯化銨的糊狀物，該電池放電過程中產(chǎn)生MnOOH。

I.回收鋅元素，制備ZnCl2

步驟一：向除去殼體及石墨電極的黑色糊狀物中加水，攪拌，充分溶解，經(jīng)過濾分離得固體和濾液；

步驟二：處理濾液，得到ZnCl2·xH2O晶體；

步驟三：將SOCl2與ZnCl2·xH2O晶體混合制取無水ZnCl2。

制取無水ZnCl2，回收剩余的SOCl2并驗證生成物中含有SO2(夾持及加熱裝置略)的裝置如下：

已知：SOCl2是一種常用的脫水劑，熔點-105℃，沸點79℃，140℃以上時易分解，與水劇烈水解生成兩種氣體。

（1）接口的連接順序為a→___→____→h→i→___→___→___→e。

（2）三頸燒瓶中反應的化學方程式：____。

（3）步驟二中得到ZnCl2·xH2O晶體的操作方法：___。

（4）驗證生成物中含有SO2的現(xiàn)象為：___。

II.回收錳元素，制備MnO2

（5）步驟一得到的固體經(jīng)洗滌，初步蒸干后進行灼燒，灼燒的目的____。

III.二氧化錳純度的測定

稱取1.0g灼燒后的產(chǎn)品，加入1.34g草酸鈉(Na2C2O4)固體，再加入足量的稀硫酸并加熱(雜質(zhì)不參與反應)，充分反應后冷卻，將所得溶液轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中用蒸餾水稀釋至刻度線，從中取出10.00mL，用0.0200mol/L高錳酸鉀溶液進行滴定，滴定三次，消耗高錳酸鉀溶液體積的平均值為10.00mL。

（6）寫出MnO2溶解反應的離子方程式___。

（7）產(chǎn)品的純度為____。

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】M、X、Y、Z、W為五種短周期元素，且原子序數(shù)依次增大，X、Y、Z最外層電子數(shù)之和為15，X與Z可形成XZ2分子；Y與M形成的氣態(tài)化合物在標準狀況下的密度為0.76g·L1；W的質(zhì)子數(shù)是X、Y、Z、M四種元素質(zhì)子數(shù)之和的。下列說法正確的是（ ）

A.原子半徑：W>Z>Y>X>M

B.常見氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：X＜Y＜Z

C.1molWM溶于足量水中完全反應，共轉(zhuǎn)移2mol電子

D.由M、X、Y、Z四種元素形成的化合物一定既有離子鍵，又有共價鍵

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】硫及其化合物在現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中發(fā)揮重要作用。

(1)可以通過熱化學循環(huán)在較低溫度下由硫化氫分解制備氫氣。

SO2(g)+I2(s)+2H2O(1)==2HI(aq)+H2SO4(aq) △H1=—151.5kJ·mol-1

2HI(aq)==H2(g)+I2(s) △H2=+110kJ·mol-1

H2S(g)+H2SO4(aq)==S(s)+SO2(g)+2H2O(I) △H3=+65kJ·mol-1

熱化學硫碘循環(huán)硫化氫分解聯(lián)產(chǎn)氫氣、硫磺的熱化學方程式為_________________。

(2)硫酸廠尾氣中含有大量SO2，為提高其利用率可用圖1所示裝置(電極均為惰性電極)將其吸收，而鋰—磺酰氯(Li—SO2C12)電池可作為電源電解制備Ni(H2PO2)2(圖2)。已知電池反應為：2Li+SO2C12=2LiCl+SO2↑

①圖1中：a為直流電源的______極(填“負”或“正”)，其陰極的電極反應式為_____。

②SO2C12分子中S原子的雜化方式為____________________。

③鋰—磺酰氯電池的正極反應式為_______________________。

④圖2中膜a為______交換膜(填“陽離子”或“陰離子”下同)，膜c為_________交換膜。不銹鋼電極的電極反應式為_______________________________。

(3)二氧化硫的催化氧化是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的主要反應O2(g)+2SO2(g) 2SO3(g)。

已知：標準平衡常數(shù) ，其中為標準壓強(1×105Pa)，p(SO3)、p(O2)和p(SO2)為各組分的平衡分壓，如p(SO3)=x(SO3)p，p為平衡總壓，x(SO3)為平衡系統(tǒng)中SO3的物質(zhì)的量分數(shù)。SO2和O2起始物質(zhì)的量之比為2：1，反應在恒定溫度和標準壓強下進行，SO3的平衡產(chǎn)率為，則_______(用含的最簡式表示)。

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】I.鉛蓄電池是典型的可充型電池，電池總反應為：Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O。

請回答下列問題：

（1）放電時，負極材料是___；電解液中H2SO4的濃度將變___（選“變大”“變小”或“不變”）；

（2）充電時，陽極的電極反應式是___。

II.如圖是一個化學過程的示意圖。

（1）圖中甲池是___裝置(填“電解池”或“原電池”)，其中K+移向___極（選“正”或“負”）

（2）乙池中石墨電極A上發(fā)生的電極反應式：___。

（3）若丙內(nèi)為足量NaCl溶液，當甲池內(nèi)通入11.2LO2（標準狀況下），則丙池中產(chǎn)生的氣體的體積為____L（標準狀況下）。

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】ZulemaBorjas等設計的一種微生物脫鹽池的裝置如圖所示，下列說法正確的是(　　)

A. 該裝置可以在高溫下工作

B. X、Y依次為陽離子、陰離子選擇性交換膜

C. 負極反應為CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H＋

D. 該裝置工作時，電能轉(zhuǎn)化為化學能

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】近年來霧霾天氣經(jīng)常出現(xiàn)，研究霧霾成因和治理是當前環(huán)保的重要話題。汽車尾氣和燃煤是造成空氣污染的原因之一。因此研究氮氧化物的反應機理，對消除和防治環(huán)境污染有重要意義。

（1）①對于2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-665kJ/mol的反應分三步完成：

a：2NO(g)=N2O2(g)(快)

b：N2O2(g)+H2(g)=N2O(g)+H2O(g)(慢)

c：N2O(g)+H2(g)=N2(g)+H2O(g)(快)

決定此總反應速率的是第步的反應___(填序號)。

②已知：H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g) △H=+41kJ/mol

汽車尾氣的凈化原理主要是用催化劑把NO與CO反應轉(zhuǎn)化為兩種對大氣無污染的氣體，試寫出該反應的熱化學方程式：___。

（2）升高溫度能讓絕大多數(shù)的化學反應加快反應速率，但是研究發(fā)現(xiàn)2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H<0存在一些特殊現(xiàn)象。現(xiàn)有某化學小組通過實驗測得不同溫度下該反應速率常數(shù)k(代表反應速率的一個常數(shù))的數(shù)值如表：

T(K)

k

T(K)

k

T(K)

k

143

1.48×105

273

1.04×104

514

3.00×103

195

2.58×104

333

5.50×103

613

2.80×103

254

1.30×104

414

4.00×103

663

2.50×103

由實驗數(shù)據(jù)測到v正與c(O2)的關系如圖1所示，當x點升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，則變?yōu)橄鄳狞c為___點(填字母)，并解析原因：

①___

②___

（3）NOx的排放主要來自于汽車尾氣，包含NO2和NO，有人得出用活性炭對NOx進行吸收，發(fā)生如下反應：

反應a：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=-34.0kJ/mol

反應b：2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-64.2kJ/mol

對于反應a，在T1℃時，借助傳感器測得反應在不同時間點上各物質(zhì)的濃度如表：

時間(min)

濃度(mol/L)

0

10

20

30

40

50

NO

1.00

0.58

0.40

0.40

0.48

0.48

N2

0

0.21

0.30

0.30

0.36

0.36

①010min內(nèi)，NO的平均反應速率v(NO)=___，當升高反應溫度，該反應的平衡常數(shù)K___(選填“增大”、“減小”或“不變”)。

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡；根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是___(填字母)。

a.加入一定量的活性炭 b.通入一定量的NO

c.適當縮小容器的體積 d.加入合適的催化劑

（4）實驗室模擬反應2C(s)+2NO2(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=-64.2kJ/mol，在密閉容器中加入一定量的碳和NO2，維持溫度是T2℃，如圖2為不同壓強下反應b經(jīng)過相同時間NO2的轉(zhuǎn)化率隨著壓強變化的示意圖。

①請從動力學角度分析，1050kPa前，反應b中NO2轉(zhuǎn)化率隨著壓強增大而增大的原因___；

②用某物質(zhì)的平衡分壓代替其物質(zhì)的量濃度也可以表示化學平衡常數(shù)(記作Kp)；在T2℃、1.1×106Pa時，該反應的化學平衡常數(shù)___(用計算表達式表示，不必化簡)；已知：氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×體積分數(shù)。

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】在溫度不變的條件下，密閉容器中發(fā)生如下反應：2SO2＋O22SO3，下列敘述能夠說明反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是（ ）

A.容器中SO2、O2、SO3共存

B.SO2與SO3的濃度相等

C.容器中SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量之比為2∶1∶2

D.反應容器中壓強不隨時間變化

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】某工廠利用下列工藝以廢舊鉛蓄電池中含鉛廢料（主要含Pb、PbO、PbO2、PbSO4） 和稀H2SO4為原料制備高純Pb、PbO等，實現(xiàn)鉛的再生利用。其主要流程如下：

(1)含鉛廢料需要進行粉碎處理，其原因是____。

(2)“酸溶”時，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反應生成PbSO4。若生成1 mol PbSO4，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為__mol。

(3)向濾液B中加入Na2CO3溶液能形成懸濁液，此時溶液中=____。若再向此懸濁液中加入少量Pb(NO3)2固體，則將會 ___（填“增大”“減小”或“不變”）[Ksp(PbSO4)=1.8×10－8；Ksp(PbCO3)=3.6×10－14]

(4)鉛易造成環(huán)境污染。水溶液中鉛的存在形態(tài)與水溶液pH的關系如圖a所示。pH由7變化到6時，不同形態(tài)鉛之間轉(zhuǎn)化的離子方程式為_________________

(5)將PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的電解液，進一步電解Na2PbC14溶液生成Pb，如圖b所示。

①陰極的電極反應式為 ___。

②電解一段時間后，Na2PbC14的濃度明顯下降，為了增大其濃度且實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用，可在陰極區(qū)采取的方法是____。

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