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工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下:

请回答下列问题:
(1)步骤①所得废渣的成分是           (写化学式),操作I的名称            
(2)步骤②、③的变化过程可简化为(下式R表示VO2+,HA表示有机萃取剂):
R2(SO4)n (水层)+ 2nHA(有机层)2RAn(有机层) + nH2SO (水层) 
②中萃取时必须加入适量碱,其原因是              。③中X试剂为                   
(3)⑤的离子方程式为                                               
(4)25℃时,取样进行试验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表:

pH
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
钒沉淀率%
88.1
94.8
96.5
98.0
98.8
98.8
96.4
93.1
89.3
结合上表,在实际生产中,⑤中加入氨水,调节溶液的最佳pH为        
若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)<             
【已知:25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39
(5)该工艺流程中,可以循环利用的物质有            和       

(1)SiO2;过滤(2)加入碱中和硫酸,促使平衡正向移动,提高钒的萃取率[或类似表述,如提高RAn(有机层)的浓度、百分含量等];H2SO4(3)NH3·H2O+VO3=NH4VO3↓+OH
(4)1.7~1.8(或1.7、1.8其中一个),2.6×10-3mol·L-1(5)氨气(或氨水);有机萃取剂

解析试题分析:(1)在给定的物质中只有二氧化硅不溶解于水,所以过滤得到的滤渣是SiO2。(2)②由于该反应是可能反应,反应产生了酸,加入碱可以中和酸,减小酸的浓度。根据勒夏特列原理,减小生成物的浓度,会使平衡向正反应方向移动,从而提高钒的萃取率。③若加入物质使钒的萃取率降低,可以加入硫酸,来增加生成物的浓度,使平衡逆向移动,就可以达到目的。(3)离子方程式为NH3·H2O+VO3=NH4VO3↓+OH(4)根据表格数据可看出:在PH为1.7—1.8时钒沉淀率最高。当钒沉淀率为93.1%时PH=2.0,C(H+)=0.01mol/L,C(OH-)=(1×10-14)/0.01=1×10-12mol/L.Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39>c(Fe3+)×C3(OH-)=2.6×10-3mol·L-1.由流程图可以看出氨水和有机萃取剂可以循环利用。
考点:考查外界条件对化学平衡的影响及溶度积常数的计算等知识。

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

已知25 ℃时部分弱电解质的电离平衡常数数据如下表:

化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
平衡
常数
Ka=1.8×10-5
=
4.3×10-7
=
5.6×10-11
Ka=
3.0×10-8
 
回答下列问题:
(1)物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的四种溶液:a.CH3COONa b.Na2CO3 c.NaClO
d.NaHCO3;pH由小到大的排列顺序是          (用字母表示)。 
(2)常温下,0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液加水稀释过程中,下列表达式的数据变大的是        (填序号)。 
A.c(H+) B.c(H+)/c(CH3COOH)
C.c(H+)·c(OH-)  D.c(OH-)/c(H+)
(3)体积均为100 mL pH=2的CH3COOH与一元酸HX,加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示,则HX的电离平衡常数     (填“大于”“小于”或“等于”)CH3COOH的电离平衡常数。理由是 。 

(4)25 ℃时,在CH3COOH与CH3COONa的混合溶液中,若测得pH=6,则溶液中c(CH3COO-)-c(Na+)=     mol·L-1(填精确值),=     。 

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

科学家利用淡水与海水之间含盐量的差别发明了一种新型电池——水电池。
(1)用二氧化锰纳米棒作电池正极可提高发电效率,这是利用纳米材料的      特性,使之能与钠离子充分接触。
(2)水电池总反应可表示为:5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl,该电池的负极反应式为            。水电池工作时,Na不断向      极方向移动。
(3)水电池生成1 mol Na2Mn5O10转移电子的物质的量为   
(4)某温度下,Fe(OH)3(s)、Mg(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,溶液中金属阳离子的浓度与溶液pH的关系如右图。请据右图分析:

①该温度下,溶度积常数的关系为:KSP[Fe(OH)3]    KSP[Mg(OH)2](填“>”、“=”或“<”);
②如果在新生成的Mg(OH)2浊液中滴入足量的FeCl3溶液,振荡后,白色沉淀会全部转化为红褐色沉淀,原因是                                                              

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

25℃时,将0.01molCH3COONa和0.002molHCl溶于水,形成1L混合溶液。
(1)该溶液中存在着三个平衡体系,用电离方程式或离子方程式表示:
A___________________________________________________;
B____________________________________________________;
C___________________________________________________。
(2)溶液中共有______________种不同的粒子。
(3)在这些粒子中,浓度为0.01mol/L的是           ;浓度为0.002mol/L的是    
(4)         和          两种粒子物质的量之和等于0.01mol。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

常温时,将某一元酸HA溶液与NaOH溶液等体积混合:
(1)若c (HA) = c (NaOH) =0.lmol/L,测得混合后溶液的pH>7。
①不能证明HA是弱电解质的方法是(   )
A.测得0. 1mol/L HA的pH>l
B.测得NaA溶液的pH>7
C.pH=l的HA溶液与盐酸,稀释100倍后,盐酸的pH变化大
D.用足量锌分别与相同pH、相同体积的盐酸和HA溶液反应,产生的氢气一样多
②混合溶液中,关系式一定正确的是   (   )
A.c(A-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
B.c(A-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
C.c(HA)+c(A-)=0.1mol/L
D.c( HA) +c( H+)=c(OH-)
③若HA+B2(少量)=A+HB、H2B(少量)+2C=B2+2HC、HA+C=A+HC,则相同pH的①NaA溶液;②Na2B溶液;③NaHB溶液;④NaC溶液,其物质的量浓度由大到小的顺序为           (填序号)。
(2)若c( HA)=c(NaOH)=0.1mol/L,测得混合后溶液的pH=7。
①现将一定浓度的HA溶液和0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合后,所得溶液的pH跟该浓度的HA溶液稀释10倍后所得溶液的pH相等,则HA溶液的物质的量浓度为      mol/L。
②用标准的NaOH溶液滴定未知浓度的HA时,下列操作能引起所测HA浓度偏大的是      
A.用蒸馏水洗涤锥形瓶后,用待测HA溶液进行润洗
B.滴定前发现滴定管的尖嘴部分有气泡,滴定后消失
C.装NaOH的碱式滴定管未用标准的NaOH溶液润洗
D.滴定前仰视,滴定后俯视读数
(3)若c(HA)= 0.04 mol/L,c(NaOH)=0.02 mol/L。
①若HA为CH3COOH,二者等体积混合后该溶液显酸性,则溶液中所有离子按浓度由大到小排列的顺序是          
②若HA为强酸,99℃时(Kw=10-12),将两种溶液等体积混合后,溶液中由水电离出的H浓度为 _ _       mol/L(假设混合后溶液体积为两溶液体积之和)。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

亚磷酸(H3PO3)是二元酸,H3PO3溶液存在电离平衡:H3PO3 H+ + H2PO3。亚磷酸与足量NaOH溶液反应,生成Na2HPO3
(1)①写出亚磷酸与少量NaOH溶液反应的离子方程式____________________________。
②某温度下,0.1000 mol·L-1的H3PO3溶液pH的读数为1.6,即此时溶液中c (H+) = 2.5×10-2 mol·L-1,除OH之外其他离子的浓度由小到大的顺序是                 ,该温度下H3PO3电离平衡的平衡常数K=                 。(H3PO3第二步电离忽略不计,结果保留两位有效数字)
③向H3PO3溶液中滴加NaOH溶液至中性,所得溶液中
c(Na+)_______ c(H2PO3)+ 2c(HPO32)(填“>”、 “<” 或“=”)。
(2)亚磷酸具有强还原性,可使碘水褪色,该反应的化学方程式_______________________。
(3)电解Na2HPO3溶液也可得到亚磷酸,装置示意图如下:

说明:阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过。
①阴极的电极反应式为________________________。
②产品室中反应的离子方程式为________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

草酸(H2C2O4)是二元弱酸,25℃时,H2C2O4:K1=5.4×10-2,K2=5.4×10-5;H2CO3:K1=4.5×10-7,K2=4.7×10-11
(1)KHC2O4溶液呈__________性(填“酸”、“中”或“碱”)。
(2)下列化学方程式可能正确的是             

A.
B.
C.
D.
(3)常温下,向10 mL 0.01 mol·L-1H2C2O4溶液中滴加0.01 mol·L-1的KOH溶液V mL,回答下列问题:
①当V<10时,反应的离子方程式为______________________________________________。
②若溶液中离子浓度有如下关系:c(K)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-),则pH______7(填“>”“<”或“=”),V________10(填“>”“<”或“=”)。
③当溶液中离子浓度有如下关系:c(K)=c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4),则溶液中溶质为____________,V________10(填“>”、“<”或“=”)。
④当V=20时,溶液中HC2O4-、C2O42-、H2C2O4、OH的物质的量浓度从大到小的顺序为____________________________________________________________________________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(9分)某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰,流程如下:

阴离子膜法电解装置如下图所示:

(1)写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式:                                    
(2)已知Ksp (Fe(OH)3) =" 4" ´10–38,假设溶液中Fe3+离子浓度为0.1 mol·L–1,则开始生成Fe(OH)3沉淀的pH是_________,沉淀完全的pH是_________。(可能用到的数据:lg= -0.1  lg=0.2)
(3)已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表:

离子
Fe3+
A13+
Fe2+
Mn2+
Mg2+
开始沉淀的pH
1.2
3.7
7.0
7.8
9.3
沉淀完全的pH
3.7
4.7
9.6
9.8
10.8
 
加氨水调节溶液的pH等于6,则“滤渣(待处理)”的成分是           (写化学式),滤液中含有的阳离子有H+          (写符号)。
(4)在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣A中也无MnO2,请用离子方程式解释原因:                                                                              
(5)电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向,则A电极是直流电源的     极。实际生产中,阳极以稀硫酸为电解液,阳极的电极反应式为                                     
(6)该工艺之所以采用阴离子交换膜,是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资源浪费,写出该副反应的电极反应式:                                             

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

在80℃时,将0.8mol的A气体充入4L已抽空的固定容积的密闭容器中发生反应:A(g)mB(g)隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:

时间(s)
c(mol/L)
0
20
40
60
80
100
c(A)
0.20
0.14
b
0.09
0.09
0.09
c(B)
0.00
0.12
0.20
c
d
e
(1)m=   ,表中b   c(填“<”、“=”或“>”)。
(2)100秒后若将容器的体积缩小至原来一半,平衡时A的浓度____________0.09 mol/L(填“<”、“=”或“>”)。
(3)在80℃时该反应的平衡常数K值为       (保留1位小数)。
(4)在其他条件相同时,该反应的K值越大,表明建立平衡时            
①A的转化率越高        ②A与B的浓度之比越大
③B的产量越大          ④正反应进行的程度越大

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