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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                                    

(16分)
(1)SiO2(写名称0分)(2分);过滤(2分)
(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、充分溶解等](2分);H2SO4(2分)(写稀硫酸、浓硫酸也给分)
(3)NH3·H2O+VO3=NH4VO3↓+OH或NH3·H2O+VO3+H+ =NH4VO3↓+ H2O或分2步:NH3·H2O+H+ = NH4++H2O,NH4++VO3=NH4VO3↓(2分)(不写↓扣1分)
(4)1.7~1.8(或1.7、1.8其中一个)(2分),2.6×103mol·L1(2分)(数值1分、单位1分)
(5)氨气(或氨水或NH3或NH3·H2O)(1分);有机萃取剂(HA或有机溶剂或萃取后的有机层也给分)(1分)(2空之间无顺序要求)

解析试题分析:(1)对比操作I前后的物质,可以判断VOSO4、K2SO4是易溶易电离的盐,而二氧化硅是难溶于水的酸性氧化物,因此滤渣的主要成分是SiO2;操作I的目的是从混合物中分离滤渣和溶液,说明I是过滤;(2)加入碱,碱能中和硫酸,减小硫酸浓度,使R2(SO4)n (水层)+ 2nHA(有机层)2RAn(有机层)+ nH2SO(水层)的平衡向正反应方向移动,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、充分溶解等];加入X试剂的目的是得到有机萃取剂HA,因此需要使R2(SO4)n (水层)+ 2nHA(有机层)2RAn(有机层)+ nH2SO(水层)的平衡向逆反应方向移动,且不能引入新的杂质,因此X为硫酸;(3)加入氨水提高溶液的pH至1.7~1.8之间时,首先氨水与酸中和生成铵根离子,接着铵根离子与钒酸根离子结合生成钒酸铵沉淀,即NH3·H2O+H+ = NH4++H2O,NH4++VO3=NH4VO3↓或NH3·H2O+VO3=NH4VO3↓+OH或NH3·H2O+VO3+H+ =NH4VO3↓+ H2O;(4)读表,pH至1.7~1.8之间时,钒沉淀率最高,达到98.8%;根据钒沉淀率和溶液pH之间关系,若钒沉淀率为93.1%,则溶液pH=2.0,则c(H+)=10—2mol/L,由于常温下水的离子积为1.0×10—14,c(OH)=Kw/ c(H+)=10—12mol/L,若不产生Fe(OH)3沉淀,则Qc<Ksp,则c(Fe3+)?c3 (OH)< 2.6×10-39,则c(Fe3+)< 2.6×10-3mol/L;(5)图中萃取步骤消耗有机萃取剂,反萃取步骤生成有机萃取剂,因此有机萃取剂HA可以循环利用;图中调pH需要消耗氨水,焙烧时生成氨气,为了防止污染环境,氨气回收变为氨水,因此氨气或氨水可以循环利用。
考点:考查物质制备化学工艺流程,涉及滤渣成分推断、混合物分离提纯方法、根据平衡移动原理解释加碱或加酸的原因、关键步骤的离子方程式、生成沉淀控制溶液pH的范围、溶度积的有关计算、循环利用的物质推断等。

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

MnO2是一种重要的催化剂。某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2实验,其流程如下:

(1)写出1个用二氧化锰作催化剂的化学反应方程式                             
(2)第②步反应的离子反应方程式为                                            
(3)检验过滤Ⅰ所得的MnO2是否洗涤干净的方法是                              
(4)第③步反应的化学反应方程式为                                      
(5)上述流程中可用于循环使用的物质是             (填化学式);过滤操作和蒸发操作中都要用到的玻璃仪器是             
(6)若粗MnO2样品的质量为25.38g,第①步反应后,经过滤得到17.4g MnO2,并收集到0.448LCO2(标准状况下),则样品中所含的MnO质量为      g。

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

用霞石岩(主要成份Na2O、K2O、Al2O3、SiO2)制碳酸钠、碳酸钾和氧化铝的工艺流程如下:
已知:NaHCO3溶液的pH约为8~9,Na2CO3溶液的pH约为11~12。

溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类,钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中。部分物质的溶解度见图,根据题意回答下列问题:

(1)固体M的化学式是__________, X物质是___________。
(2)实验室进行煅烧操作时盛放固体物质的实验仪器是 __________,滤液W中主要含有的离子有__________________。
(3)碳酸化Ⅰ中发生主要反应的离子方程式是_______________________________________。
(4)操作Ⅰ是_________(填写名称),操作Ⅱ是 _______(选填编号)。
a.趁热过滤     b.冷却过滤    c.蒸馏      d.灼烧
(5)碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是____________________,产品K2CO3中最可能含有的杂质是________(写化学式)。
(6)实验室用下面流程测定产品碳酸钾的纯度,为提高实验精度,T试剂最好是____________;操作Ⅲ的名称是_______________。

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

草酸亚铁(FeC2O4?2H2O)用作分析试剂及显影剂和新型电池材料磷酸亚铁锂的生产。已知:CO能与氯化钯(PdCl2)溶液反应生成黑色的钯粉。回答下列问题:
I.兴趣小组对草酸亚铁的分解产物进行实验和探究。
(1)将气体产物依次通过A、澄清石灰水,B、氯化钯,观察到A中澄清石灰水都变浑浊,B中出现黑色物质生成,则上述现象说明气体产物中有                       
(2)探究分解得到的固体产物中铁元素的存在形式。     
①提出假设
假设1:________; 假设2:FeO; 假设3:FeO和Fe混合物
②设计实验方案证明假设3。
限选试剂:  1.0 mol?L1盐酸、3% H2O2、0.1 mol?L1CuSO4、20% KSCN、蒸馏水。

实验步骤
现象与结论
步骤1 :向试管中加入少量固体产物,再加入足量_________________,充分振荡
若溶液颜色明显改变,且有_______生成,则证明有铁单质存在
步骤2: 将步骤1中得到的浊液过滤,并用蒸馏水洗涤至洗涤液无色
 
步骤3:取步骤2得到的少量固体与试管中, 滴加___________________________________
_______________________________________
 
__________________________________
___________________________________
 
II.某草酸亚铁样品中含有少量草酸(为方便于计算,草酸亚铁中草酸根和草酸分子均用C2O42代替)。现用滴定法测定该样品中FeC2O4的含量。滴定反应分别是:5Fe2++MnO4+8H+=5Fe3+ +Mn2++4H2O、5C2O42+2MnO4+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O。
(3)实验方案设计为:
①将准确称量的0.20g草酸亚铁样品置于250 mL锥形瓶内,加入适量2 mol/L的H2SO4溶液,使样品溶解,加热至70℃左右,立即用浓度为0.02000 mol/L的高锰酸钾标准溶液滴定至终点,记录数据。重复滴定2次。平均消耗V1 mL。
②向上述滴定混合液中加入适量的Zn粉和过量的2 mol/L的H2SO4溶液,煮沸5~8min,用KSCN溶液在点滴板上检验点滴液,直至溶液不立刻变红。将滤液过滤至另一个锥形瓶中,继续用0.02000 mol/L的高锰酸钾标准溶液滴定至终点,记录数据。重复滴定2次。平均消耗V2 mL。
③若某小组的一次测定数据记录如下: V1= 18.90mL,V2=6.20mL。根据数据计算0.20g样品中:n(Fe2+)=      ; n(C2O42)=    ;FeC2O4的质量分数为               (精确到0.01%,FeC2O4的式量为144)

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

钒及化合物用途广泛。工业上常用含少量Al2O3的钒铁矿(FeO×V2O5)碱熔法提取V2O5。简要工艺流程如下:
   
已知:①焙烧时可发生反应:V2O5+Al2O3+2Na2CO32NaVO3+2NaAlO2+2CO2
②常温下物质的溶解度:NaVO3~21.2 g /100g水;HVO3~0.008 g/100g水
(1)“浸出渣B”的主要成分是            。(写化学式)
(2)生产中,不直接用H2SO4浸泡“烧渣A”获取HVO3的原因是                
(3)“操作①”包括     、洗涤。如果不洗涤,则产品中可能含有的金属阳离子是          。下列装置(部分夹持仪器省去)可用在实验室进行“操作②”的是    。(填序号)

A                  B                 C                     D
(4)NaVO3用于原油的脱硫技术,由V2O5溶于NaOH溶液中制取,反应的离子方程式为                                                     
(5)V2O5还可用于将硅铁炼成钒铁。生产中加入CaO可节能减排。有关反应如下:
2V2O5(l)+ 5Si(s)+ 5CaO(s)=" 4V(s)+" 5CaSiO3(s) △H1 =" —2096.7" kJ/mol
已知:CaSiO3(s)=" CaO(s)+" SiO2(s)  △H2 =" +92.5" kJ/mol
则:2V2O5(l)+ 5Si(s)=" 4V(s)+" 5SiO2(s) △H3 =                  

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

某矿样含有大量的CuS、少量铁的氧化物及少量其它不溶于酸的杂质。某化学课外小组设计以下流程,取该矿样为原料生产CuC12·2H2O晶体。

已知:常温下,金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表。

金属离子
氢氧化物开始沉淀的pH
氢氧化物沉淀完全的pH
Fe2+
7.0
9.0
Fe3+
1.9
3.2
Cu2+
4.7
6.7
 
回答下列问题:
(1)步骤①的焙烧过程中需要通入氧气。在实验室中,可使用常见化学物质利用右图所示装置制取氧气,试写出熟悉的符合上述条件的两个化学方程式:______、______

(2)培烧产生的尾气中含有的一种气体是形成酸雨的污染物,若将尾气通入氨水中,能发生多个反应,写出其中可能发生的两个氧化还原反应的化学方程式:______、______
(3)步骤②酸浸过程中,需要用到3mol·L-1的盐酸100mL,配制该盐酸溶液时,除了用到烧杯、玻璃棒、胶头滴管外,还需要的仪器有_________
(4)步骤④加入物质X的目的是_____,物质X可以选用下列物质中的_____。
A.氢氧化钠     B.稀盐酸    C.氨水      D.氧化铜
(5)当溶液中金属离子浓度低于1×10-5 mol·L-1时,认为该金属离子沉淀完全,则Ksp[Fe(OH)2]= _____。

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

实验室制备肉桂酸的化学方程式为:

副反应:
药品物理常数

主要实验装置和步骤如下:

(I) 合成:
向装置1的三颈烧瓶中先后加入3g新熔融并研细的无水醋酸钠、3mL新蒸馏过的苯甲醛和 5.5mL乙酸酐,振荡使之混合均匀。在150~170℃加热回流40min,反应过程中体系的颜色会逐 渐加深,并伴有棕红色树脂物出现。
(II)分离与提纯:
①向反应液中加30mL沸水,加固体碳酸钠至反应混合物呈弱碱性。
②按装置2进行水蒸气蒸馏,在冷凝管中出现有机物和水的混合物,直到馏出液无油珠。
③剩余反应液体中加入少许活性炭,加热煮沸,趁热过滤,得无色透明液体。
④滤液用浓盐酸酸化、冷水浴冷却、结晶、抽滤、洗涤、重结晶,得肉桂酸无色晶体。 回答下列问题:
(1)合成过程中要求无水操作,理由是______。将含结晶水的醋酸钠加热制无水醋酸钠,观察到盐由固体→液体→固体→液体。第一次变成液体的原因是_____。
(2)合成过程的加热回流,要控制皮应呈微沸状态,如果剧烈沸腾,可能导致()
A.使肉桂酸蒸出影响产率
B.使乙酸酐蒸出影响产率
C.肉桂酸脱羧成苯乙烯,进而生成苯乙烯低聚物,甚至生成树脂状物
D.反应变缓慢
(3)仪器A的名称_____:玻璃管B的作用_____。
(4)分离和提纯操作中,步骤①加Na2CO3目的是_____。
(5)水蒸气蒸馏就是将水蒸气通入不溶或难溶于水但有一定挥发性的有机物中,使该有机物在 ,低于1000C的温度下,与水共沸而随着水蒸气一起蒸馏出来。步骤②的目的____,蒸馏结束后先____,再____,以防倒吸。
(6)步骤③加活性炭目的是____:若趁热过滤在抽滤装置中进行,下列操作错误的是()
A.布氏漏斗和滤纸要事先用沸水预热
B.各步操作的动作一定要快
C.为防止滤纸破损,混和液必须用玻璃棒引流至布氏漏斗
D.吸滤瓶内的溶液可直接从支管口倒出

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科目:高中化学 来源: 题型:单选题

下列气体中,既可用浓硫酸干燥,又可用碱石灰干燥的是(  )

A.Cl2     B.O2   C.SO2 D.NH3

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科目:高中化学 来源: 题型:单选题

有如下几种制备气体的方案:
①用稀硝酸与锌粉反应制氢气;②用水与过氧化钠固体反应制氧气;③常温下用铁片和浓硫酸制备二氧化硫;④氧化钙与浓氨水反应制氨气。不宜采用的方案有(   )

A.①③B.②③C.③④D.①④

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