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【题目】五氧化二钒(V2O5)在冶金、搪瓷、磁性材料等领域具有重要的应用。实验室以含钒废料(含有V2O3CuOMnOSiO2、有机物)为原料制备V2O5的工艺流程如图所示。

已知:Ⅰ.含钒离子在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如下表所示。

pH

46

68

810

1012

主要存在形式

VO2+

VO3-

V2O74-

VO43-

.25℃时,部分难溶电解质的溶度积常数如下表所示。

难溶电解质

Cu(OH)2

Mn(OH)2

溶度积常数(Ksp)

4.8×10-20

4×10-14

.25℃时,NH4VO3的溶解度为0.4gL-170℃时,NH4VO3的溶解度为63gL-1

请回答下列问题:

1焙烧的目的是___

2)滤渣1的用途为___(任写一种)

3pH”的目的除了使Cu2+沉淀完全外,还有___;调节pH7时,Cu2+是否沉淀完全?___(写出计算过程,当溶液中离子浓度小于10-5molL-1时,认为该离子沉淀完全)

4沉锰时,需将温度控制在70℃左右,温度不能过高或过低的原因为___

5浓缩结晶后,需对所得NH4VO3进行洗涤、干燥。洗涤剂宜选用___;证明NH4VO3已洗涤干净的实验操作及现象为___

6煅烧时,生成无污染性气体,该反应的化学方程式为___

【答案】除去有机物杂质,并将V2O3氧化为V2O5 制作光导纤维、制作玻璃、制取硅胶、制取硅单质等 使含钒离子以VO3-形式存在 调节pH7时,溶液中c(Cu2+)==molL-1=4.8×10-6molL-1<10-5molL-1Cu2+沉淀完全 温度过低时,反应速率较慢,NH4VO3可能提前结晶析出,导致产率较低;温度过高时,NH4HCO3分解使原料的利用率降低,并导致环境污染 冷水(或酒精溶液) 取少量最后一次洗涤液于洁净试管中,滴加BaCl2溶液,若无明显现象,则证明NH4VO3已洗涤干净 4NH4VO3+3O22V2O5+2N2+8H2O

【解析】

含钒废料(V2O3CuOMnOSiO2A12O3、有机物)焙烧,可除去有机物,将V2O3氧化为V2O5,加入硫酸酸溶,得到滤渣1SiO2,滤液调节pH可生成氢氧化铝、氢氧化铜沉淀,过滤后滤液加入碳酸氢铵,可生成碳酸锰沉淀,滤液加入过量硫酸铵,浓缩、结晶,可得到NH4VO3,煅烧可生成V2O5,以此解答该题。

根据流程图中的信息可知焙烧的目的是除去有机物杂质,并将氧化为

所得焙烧产物加入稀硫酸后,只有与稀硫酸不反应,所以滤渣1,其用途为制作光导纤维、制作玻璃、制取硅胶、制取硅单质等;

pH”的目的除了使Cu2+沉淀完全外,还有使含钒离子以形式存在,调节pH7时,溶液中Cu2+沉淀完全;

沉锰时,需将温度控制在左右,温度不能过高或过低的原因为温度过低时,反应速率较慢,可能提前结晶析出,导致产率较低;温度过高时,分解使原料的利用率降低,并导致环境污染;

浓缩结晶后,需对所得进行洗涤、干燥,根据题目提供信息可知的溶解度随温度升高会增大,为减小其溶解,可以选择冷水或酒精溶液来洗涤;证明已洗涤干净的实验操作及现象为:取少量最后一次洗涤液于洁净试管中,滴加溶液,若无明显现象,则证明已洗涤干净,;

煅烧时,生成的无污染性气体为氮气,结合电子守恒和元素守恒可知发生反应的化学方程式为

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:

【题目】废旧电池中的ZnMn元素的回收,对环境保护有重要的意义。锌锰干电池的负极是作为电池壳体的金属锌,正极是被二氧化锰和碳粉包围的石墨电极,电解质是氯化锌和氯化铵的糊状物,该电池放电过程中产生MnOOH

I.回收锌元素,制备ZnCl2

步骤一:向除去壳体及石墨电极的黑色糊状物中加水,搅拌,充分溶解,经过滤分离得固体和滤液;

步骤二:处理滤液,得到ZnCl2·xH2O晶体;

步骤三:将SOCl2ZnCl2·xH2O晶体混合制取无水ZnCl2

制取无水ZnCl2,回收剩余的SOCl2并验证生成物中含有SO2(夹持及加热装置略)的装置如下:

已知:SOCl2是一种常用的脱水剂,熔点-105℃,沸点79℃,140℃以上时易分解,与水剧烈水解生成两种气体。

1)接口的连接顺序为a→_______→h→i→_________→e

2)三颈烧瓶中反应的化学方程式:____

3)步骤二中得到ZnCl2·xH2O晶体的操作方法:___

4)验证生成物中含有SO2的现象为:___

II.回收锰元素,制备MnO2

5)步骤一得到的固体经洗涤,初步蒸干后进行灼烧,灼烧的目的____

III.二氧化锰纯度的测定

称取1.0g灼烧后的产品,加入1.34g草酸钠(Na2C2O4)固体,再加入足量的稀硫酸并加热(杂质不参与反应),充分反应后冷却,将所得溶液转移到100mL容量瓶中用蒸馏水稀释至刻度线,从中取出10.00mL,用0.0200mol/L高锰酸钾溶液进行滴定,滴定三次,消耗高锰酸钾溶液体积的平均值为10.00mL

6)写出MnO2溶解反应的离子方程式___

7)产品的纯度为____

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科目:高中化学 来源: 题型:

【题目】MXYZW为五种短周期元素,且原子序数依次增大,XYZ最外层电子数之和为15XZ可形成XZ2分子;YM形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76g·L1W的质子数是XYZM四种元素质子数之和的。下列说法正确的是(

A.原子半径:W>Z>Y>X>M

B.常见气态氢化物的稳定性:XYZ

C.1molWM溶于足量水中完全反应,共转移2mol电子

D.MXYZ四种元素形成的化合物一定既有离子键,又有共价键

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科目:高中化学 来源: 题型:

【题目】硫及其化合物在现代生产和生活中发挥重要作用。

(1)可以通过热化学循环在较低温度下由硫化氢分解制备氢气。

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

热化学硫碘循环硫化氢分解联产氢气、硫磺的热化学方程式为_________________

(2)硫酸厂尾气中含有大量SO2,为提高其利用率可用图1所示装置(电极均为惰性电极)将其吸收,而锂磺酰氯(Li—SO2C12)电池可作为电源电解制备Ni(H2PO2)2(2)。已知电池反应为:2Li+SO2C12=2LiCl+SO2

①图1中:a为直流电源的______(”),其阴极的电极反应式为_____

SO2C12分子中S原子的杂化方式为____________________

③锂磺酰氯电池的正极反应式为_______________________

④图2中膜a______交换膜(阳离子阴离子下同),膜c_________交换膜。不锈钢电极的电极反应式为_______________________________

(3)二氧化硫的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应O2(g)+2SO2(g) 2SO3(g)

已知:标准平衡常数 ,其中为标准压强(1×105Pa)p(SO3)p(O2)p(SO2)为各组分的平衡分压,如p(SO3)=x(SO3)pp为平衡总压,x(SO3)为平衡系统中SO3的物质的量分数。SO2O2起始物质的量之比为21,反应在恒定温度和标准压强下进行,SO3的平衡产率为,则_______(用含的最简式表示)

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科目:高中化学 来源: 题型:

【题目】I.铅蓄电池是典型的可充型电池,电池总反应为:Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O

请回答下列问题:

1)放电时,负极材料是___;电解液中H2SO4的浓度将变___(选“变大”“变小”或“不变”);

2)充电时,阳极的电极反应式是___

II.如图是一个化学过程的示意图。

1)图中甲池是___装置(电解池原电池”),其中K+移向___极(选“正”或“负”)

2)乙池中石墨电极A上发生的电极反应式:___

3)若丙内为足量NaCl溶液,当甲池内通入11.2LO2(标准状况下),则丙池中产生的气体的体积为____L(标准状况下)。

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科目:高中化学 来源: 题型:

【题目】ZulemaBorjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示,下列说法正确的是(  )

A. 该装置可以在高温下工作

B. XY依次为阳离子、阴离子选择性交换膜

C. 负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H

D. 该装置工作时,电能转化为化学能

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科目:高中化学 来源: 题型:

【题目】近年来雾霾天气经常出现,研究雾霾成因和治理是当前环保的重要话题。汽车尾气和燃煤是造成空气污染的原因之一。因此研究氮氧化物的反应机理,对消除和防治环境污染有重要意义。

1)①对于2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) H=-665kJ/mol的反应分三步完成:

a2NO(g)=N2O2(g)()

bN2O2(g)+H2(g)=N2O(g)+H2O(g)()

cN2O(g)+H2(g)=N2(g)+H2O(g)()

决定此总反应速率的是第步的反应___(填序号)

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

汽车尾气的净化原理主要是用催化剂把NOCO反应转化为两种对大气无污染的气体,试写出该反应的热化学方程式:___

2)升高温度能让绝大多数的化学反应加快反应速率,但是研究发现2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) H<0存在一些特殊现象。现有某化学小组通过实验测得不同温度下该反应速率常数k(代表反应速率的一个常数)的数值如表:

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

由实验数据测到vc(O2)的关系如图1所示,当x点升高到某一温度时,反应重新达到平衡,则变为相应的点为___(填字母),并解析原因:

___

___

3NOx的排放主要来自于汽车尾气,包含NO2NO,有人得出用活性炭对NOx进行吸收,发生如下反应:

反应aC(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) H=-34.0kJ/mol

反应b2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) H=-64.2kJ/mol

对于反应a,在T1℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如表:

时间(min)

浓度(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

010min内,NO的平均反应速率v(NO)=___,当升高反应温度,该反应的平衡常数K___(选填增大减小不变”)

30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡;根据上表中的数据判断改变的条件可能是___(填字母)

a.加入一定量的活性炭 b.通入一定量的NO

c.适当缩小容器的体积 d.加入合适的催化剂

4)实验室模拟反应2C(s)+2NO2(g)=N2(g)+2CO2(g) H=-64.2kJ/mol,在密闭容器中加入一定量的碳和NO2,维持温度是T2℃,如图2为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。

①请从动力学角度分析,1050kPa前,反应bNO2转化率随着压强增大而增大的原因___

②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp);在T2℃、1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数___(用计算表达式表示,不必化简);已知:气体分压(p)=气体总压(p体积分数。

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科目:高中化学 来源: 题型:

【题目】在温度不变的条件下,密闭容器中发生如下反应:2SO2O22SO3,下列叙述能够说明反应已经达到平衡状态的是( )

A.容器中SO2O2SO3共存

B.SO2SO3的浓度相等

C.容器中SO2O2SO3的物质的量之比为2∶1∶2

D.反应容器中压强不随时间变化

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科目:高中化学 来源: 题型:

【题目】某工厂利用下列工艺以废旧铅蓄电池中含铅废料(主要含PbPbOPbO2PbSO4 和稀H2SO4为原料制备高纯PbPbO等,实现铅的再生利用。其主要流程如下:

(1)含铅废料需要进行粉碎处理,其原因是____

(2)“酸溶”时,在Fe2+催化下,PbPbO2反应生成PbSO4。若生成1 mol PbSO4,则转移电子的物质的量为__mol

(3)向滤液B中加入Na2CO3溶液能形成悬浊液,此时溶液中=____。若再向此悬浊液中加入少量Pb(NO3)2固体,则将会 ___(填“增大”“减小”或“不变”)[Ksp(PbSO4)=1.8×108Ksp(PbCO3)=3.6×1014]

(4)铅易造成环境污染。水溶液中铅的存在形态与水溶液pH的关系如图a所示。pH7变化到6时,不同形态铅之间转化的离子方程式为_________________

(5)PbO粗品溶解在HClNaCl的混合溶液中,得到含Na2PbCl4的电解液,进一步电解Na2PbC14溶液生成Pb,如图b所示。

①阴极的电极反应式为 ___

②电解一段时间后,Na2PbC14的浓度明显下降,为了增大其浓度且实现物质的循环利用,可在阴极区采取的方法是____

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