练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中化学 > 题目详情

    为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：

    部分含钒物质在水中的溶解性如下：

    回答下列问题：

    (1)工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热法，该反应的化学方程式为_______

    (2)为了提高钒的浸出率，用酸浸使催化剂中的V2O5转变成可溶于水的VOSO4，与水浸液合并，再用KClO3氧化,使+4价的V氧化成易溶于水的(VO2)2SO4。反应①的离子方程式为_______;反应②的离子方程式为ClO3－＋6VO2＋＋3H2O＝6VO2＋＋6H＋＋Cl－。

    (3)该工艺中反应③的沉淀率是回收钒的关键之一,该步反应的离子方程式为_______。

    (4)    实验室用的原料中V2O5占6%(原料中的所有钒已换算成V2O5)。取100g该废钒催化剂按工业生产的步骤进行实验，当加入100 mL 0.1 mol·L-1的KC1O3溶液时,溶液中的钒恰好被完全处理，假设以后各步钒没有损失，则该实验中钒的回收率是_______ (已知V2O5的相对分子质量为182)。

     (5)  全钒液储能电池是利用不同价态的离子对之间的氧化还原反应来实现化学能和电能相互 转化的装置,其原理如右下图所示。已知电池的总反应式为VO2＋＋V2＋＋2H＋VO2＋＋V3＋＋H2O

    ①放电时的正极反应式为______________。

    ②放电过程中氢离子的作用是______________，充电时若转移的电子为2mol，则左槽溶液中n（H+)的变化量为______________。

     

    【答案】

    （16分）（1）3V2O5+10Al6V+5Al2O3  (2分) （2）①V2O5+SO32-+4H+＝2VO2++SO42-+2H2O(3分)

    （3）NH4＋＋VO3－＝NH4VO3↓(2分) （4）91%(3分) （5）①VO2＋＋2H＋＋e－＝VO2＋＋H2O(2分)

    ②参与正极反应和通过交换膜定向移动使电流通过溶液(2分)； 2mol(2分)

    【解析】

    试题分析：（1）铝是活泼的金属，能和五氧化二钒发生铝热反应生成单质矾和氧化铝，反应的化学方程式为3V2O5+10Al6V+5Al2O3。

    （2）根据溶解性表知，滤渣是V2O5，酸性条件下，V2O5和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成VOSO4，反应的离子反应方程式为V2O5+SO32-+4H+＝2VO2++SO42-+2H2O。

    （3）反应③是复分解反应，反应的离子方程式是NH4＋＋VO3－＝NH4VO3↓。

    （4）根据V2O5＋SO32-＋4H+＝2VO2+＋SO42-＋2H2O、ClO3－＋6VO2＋＋3H2O＝6VO2＋＋6H＋＋Cl－可知：

    3V2O5～6VO2+～ClO3－

    3mol         1mol

    n            0.01mol

    所以n＝0.03mol

    因此该实验中钒的回收率是×100%＝91.0%

    （5）①原电池中负极失去电子，发生氧化反应。正极得到电子，发生还原反应。根据总的方程式可知VO2＋得到电子被还原为VO2＋，因此正极电极反应式是VO2＋＋2H＋＋e－＝VO2＋＋H2O。

    ②根据①可知，放电时正极消耗氢离子，所以放电过程中氢离子的作用是参与正极反应和通过交换膜定向移动使电流通过溶液。根据装置图可知，充电时左槽电极和电源的正极相连，做阳极，电极反应式是VO2＋＋H2O－e－＝VO2＋＋2H＋，所以充电时若转移的电子为2mol，则左槽溶液中n（H+)的变化量为2mol。

    考点：考查铝热反应；氧化还原反应方程式的书写和计算；原电池和电解池原理的有关应用和计算

     

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：

    （2013?资阳二模）为回收利用废钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺．己知：V可形成VO2+、VO2+、VO3-等多种离子；部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：
    物质 VOSO4 V2O5 NH4VO3 （VO2）2SO4
    溶解性 可溶 难溶 难溶 易溶
    该工艺的主要流程如下：

    请回答下列问题：
    （1）工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，其反应的化学方程式为
    3V2O5+10Al
     高温 
    .
     
    6V+5Al2O3
    3V2O5+10Al
     高温 
    .
     
    6V+5Al2O3
    ．
    （2）反应①的目的是
    将V2O5转化为可溶的VOSO4
    将V2O5转化为可溶的VOSO4
    ．
    （3）若用NaOH溶液调节pH，则转化②的离子方程式为
    VO2++2OH-=VO3-+H2O
    VO2++2OH-=VO3-+H2O
    ．
    （4）实验室中实现反应③所需主要仪器除三脚架、泥三角、酒精灯外，必不可少的是
    坩埚
    坩埚
    ．
    （5）V2O5为硫酸工业接触室中的重要催化剂，其催化反应为2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H＜0，在容积为2.0L的密闭容器中充入2mol SO2、1mol O2，一定条件下达到平衡，SO3的体积分数为
    6
    7
    ．
    ①该条件下反应2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）的平衡常数为
    1620
    1620
    ；
    ②下列措施能使
    n(SO3)
    n(SO2)
    增大的是
    C
    C
    ．
    A．升高温度
    B．保持温度和容积不变，再充入2mol He
    C．保持温度和容积不变，再充入2mol SO2和1mol O2
    D．不用V2O5作催化剂，改用其它更高效催化剂．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：

    回收利用废钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），最新一种离子交换法回收钒工艺，主要流程如下：
    精英家教网
    部分含钒物质在水中的溶解性如下：
    物质 VOSO4 V2O5 NH4VO3 （VO2）2SO4
    溶解性 可溶 难溶 难溶 易溶
    回答下列问题：
    （1）工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，该反应的氧化剂为
     
    ．
    （2）滤液中含钒的主要成分为
     
     （填化学式）．
    （3）该工艺中反应①的化学方程式为
     
    ；沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比）和温度．根据如图判断最佳控制氯化铵系数和温度分别为
     
    、
     
    ．
    （4）用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定（VO2）2SO4溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，反应方程式为2VO
     
    +
    2
    +H2C2O4+2H+═2VOn++2CO2↑+mH2O，其中n、m分别为
     
    、
     
    ．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源：2012-2013学年四川省资阳市高三第二次高考模拟考试理综化学试卷（解析版） 题型：计算题

    为回收利用废钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺。己知：V可形成VO2+、VO2+、VO3-等多种离子；部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：

    物质

    VOSO4

    V2O5

    NH4VO3

    (VO2)2SO4

    溶解性

    可溶

    难溶

    难溶

    易溶

     

    该工艺的主要流程如下：

    请回答下列问题：

    （1）工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，其反应的化学方程式为       。

    （2）反应①的目的是       。

    （3）若用NaOH溶液调节pH，则转化②的离子方程式为      。

    （4）实验室中实现反应③所需主要仪器除三脚架、泥三角、酒精灯外，必不可少的是     。

    （5）V2O5为硫酸工业接触室中的重要催化剂，其催化反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0，在容积为2.0 L的密闭容器中充入2 mol SO2、1 mol O2，一定条件下达到平衡，SO3的体积分数为。

    ①该条件下反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 的平衡常数为_____；

    ②下列措施能使增大的是_____。

    A．升高温度

    B．保持温度和容积不变，再充入2 mol He

    C．保持温度和容积不变，再充入2 mol SO2和1 mol O2

    D．不用V2O5作催化剂，改用其它更高效催化剂

     

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源：广东省模拟题 题型：填空题

    为回收利用废钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：
    回答下列问题：
    （1）工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，该反应的氧化剂为_____________。
    （2）滤液中含钒的主要成分为______________（填化学式）。
    （3）该工艺中反应③的沉淀率（又称沉钒率）是回收钒的关键之一，该步反应的离子方程式 ______________；沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比）和温度。根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为___________、_________℃。
    （4）用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，反应方程式为：2VO2++H2C2O4+2H+ = 2VOn+ + 2CO2↑+ mH2O，其中n、m分别为______________、________ 。
    （5）全矾液流电池的电解质溶液为VOSO4溶液，电池的工作原理为：VO2++ V2++ 2H+VO2++H2O+V3+，电池放电时正极的电极反应式为___________。

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案