【题目】钒是一种熔点很高的金属，具有良好的可塑性和低温抗腐蚀性，有延展性、硬度大，无磁性。广泛应用于钢铁、航空航天、能源、化工等领域。工业上常用钒炉渣(主要含FeOV2O3，还有少量SiO2、P2O5等杂质)提取V2O5的流程如图：
(1)焙烧的目的是将FeOV2O3转化为可溶性NaVO3，其中铁元素全部转化为+3价，写出该反应的化学方程式 _________________________________
(2)加MgSO4溶液的步骤中，滤渣的主要成分是_____________（用化学式表示)。
(3)沉钒过程中的发生反应的离子方程式为_________________，得到的固体物质往往需要洗涤，写出实验室洗涤NH4VO3沉淀的操作方法_______________。
(4)元素钒在溶液中还可以 以V2＋(紫色)、V3＋(绿色)、VO2＋(蓝色)、VO2＋(黄色)等形式存在．某利用钒元素微粒间的反应来设计的可充电电池的工作原理如图示,已知溶液中还含有1 mol 硫酸，请回答下列问题：
①充电时，左槽电极上发生的电极反应式为________________
②放电过程中，右槽溶液颜色变化为_______________________，若此时外电路转移了3.01×1022个电子，则左槽溶液中H＋的变化量Δn(H＋)＝_________。
【答案】4FeOV2O5+4Na2CO3+5O2
8NaVO3+2Fe2O3+4CO2 MgSiO3 Mg3（PO4)3 NH4＋+VO3－=NH4VO3↓ 往漏斗中加水至浸没沉淀，让水自然流下，重复2-3次 VO2＋+H2O-e=VO2＋+2H＋ 紫色变为绿色 0.05mol
【解析】
钒炉渣加入碳酸钠在空气中焙烧，生成NaVO3、氧化铁、硅酸钠、磷酸钠，水浸后得到滤渣中含有氧化铁，滤液为NaVO3、硅酸钠、磷酸钠的水溶液，滤液中加入硫酸镁生成生成难溶的硅酸镁、磷酸镁沉淀，过滤后向溶液中再加入硫酸铵生成NH4VO3沉淀，NH4VO3灼烧生成V2O5。
根据以上分析，(1) FeOV2O3与碳酸钠、氧气在高温条件下反应生成NaVO3、Fe2O3、CO2，该反应的化学方程式是4FeOV2O5+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2。
(2)加入MgSO4溶液生成硅酸镁、磷酸镁沉淀，所以滤渣的主要成分是MgSiO3、Mg3（PO4)3。
(3)沉钒过程中NaVO3与(NH4)2SO4发生反应生成NH4VO3沉淀，反应的离子方程式为NH4＋+VO3－=NH4VO3↓，实验室洗涤NH4VO3沉淀的操作方法是：往漏斗中加水至浸没沉淀，让水自然流下，重复2-3次；
(4) ①充电时，外接电源的正极与电池的正极相连，左槽电极为阳极，失电子发生氧化反应，钒元素化合价升高，发生的电极反应式为VO2＋+H2O-e-=VO2＋+2H＋；
②放电过程中，右槽是负极，负极失电子钒元素化合价升高，由V2＋变为V3＋，溶液颜色由紫色变为绿色，放电时正极反应为VO2＋+2H＋+e-=VO2＋+H2O，若此时外电路转移了3.01×1022个电子，通过电极反应消耗氢离子0.1mol，同时0.05mol氢离子由右槽进入左槽，则左槽溶液中H＋的变化量Δn(H＋)＝0.1-0.05=0.05mol。
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名师点睛字词句段篇系列答案科目：高中化学 来源： 题型：
【题目】常温下有①0.112L水；②3.01×1023个氯化氢分子；③13.6 g H2S气体；④0.2 mol氨气，下列对这四种物质的关系由小到大排列正确的是（ ）
A. 分子数：①③②④B. 密度：④①③②
C. 质量①④③D. 氢原子数：②④③①
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【题目】（1）已知:4HCl(g)+O2(g)
2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115. 6 kJ·mol-1， H2(g)+Cl2(g)=
2HCl(g)ΔH=-184 kJ·mol-1。
①H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是___________。
②断开1 mol H—O键所需能量为______ kJ。
③高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是________，物质的量之比为2：1的A、H2化学能较低的物质是________。
（2）已知ΔG=ΔH—T·ΔS。在100 kPa、298. 15 K时石灰石分解反应CaCO3(s)= CaO(s)+CO2(g)的ΔH=+178. 3 kJ·mol-1，ΔS=+160. 4 J·mol-1·K-1
①从吉布斯自由能变（ΔG）的角度说明该反应高温下能自发进行的原因___________________。
②则该反应自发进行的最低温度为__________K。
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【题目】下列各组比较中正确的是
A. 熔点：Li<Na<K
B. 稳定性：CH4<NH3<H2O<HF
C. 酸性：HClO4<H2SO4<H3PO4
D. 还原性：Br－<Cl－<S2－
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【题目】纳米级Co3O4是一种电极材料，可用草酸盐湿式沉淀—煅烧分解法制备。
(1)先用(NH4)2C2O4溶液和CoCl2溶液为原料制取难溶于水的CoC2O4·2H2O晶体。
①已知25 ℃，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5，H2C2O4的Ka1＝5.6×10－2，Ka2＝5.4×10－5。(NH4)2C2O4溶液的pH__ (填“>”“＝”或“<”)7。
②反应时，使(NH4)2C2O4过量的原因是________________________。
(2) 为确定由CoC2O4·2H2O获得Co3O4的最佳煅烧温度，准确称取4.575 g的CoC2O4·2H2O样品，在空气中加热，固体样品的剩余质量随温度的变化如图所示(已知385 ℃以上残留固体均为金属氧化物)
①B处的物质为________(填化学式)。
②经测定，205～385 ℃的煅烧过程中，产生的气体为CO2，计算AB段消耗O2在标准状况下的体积。(写出计算过程，结果保留2位有效数字) ________。
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【题目】我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。(提示：原子利用率=目标生成物的质量/参加反应的所有反应物的质量×100%），下列说法正确的是
A. ①→②吸收能量并形成了C―C键
B. CH4→CH3COOH过程中，有C―H键发生断裂
C. 该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
D. 生成CH3COOH总反应的原子利用率小于100%
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【题目】氢氰酸（HCN）是一种剧毒类弱酸，具有苦杏仁气味，将其加水不断稀释，下列各量始终保持增大的是
A. Ka(HCN) B. c(H＋) C. c(CN-)/c（HCN） D. C(HCN)/ c(H＋)
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【题目】铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中使用的一种新型净水剂，生产原理为：Fe(NO3)3+NaOH+Cl2→Na2FeO4+NaNO3+NaCl+H2O
（1）配平并用单线桥法标出电子转移情况：___
___Fe(NO3)3+___NaOH+___Cl2→___Na2FeO4+___NaNO3+___NaCl+___H2O
（2）反应中的氧化剂是_____；还原产物是_____。
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【题目】对于常温下pH为2的硫酸,下列叙述正确的是
A. c(H+)=c(SO42-)+c(OH-)
B. 与等体积pH=12的氨水混合后所得溶液显酸性
C. 由H2O电离出的c(H+)=1.0×10-12 mol·L-1
D. 与等体积0.01 mol·L-1的乙酸钠溶液混合后所得溶液中:c(SO42-)=c(CH3COO-)
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