【題目】隨著材料科學(xué)的發(fā)展,金屬釩及其化合物得到了越來越廣泛的應(yīng)用。為回收利用含釩催化劑(含有V2O5、VOSO4及不溶性殘?jiān)蒲腥藛T最新研制了一種用離子交換法回收釩的新工藝,回收率達(dá)到91.7%。部分含釩物質(zhì)在水中的溶解性如下表所示:

該工藝的主要流程如圖所示:

請問答下列問題:

1)工業(yè)上由V2O5冶煉金屬釩常用鋁熱劑法,其化學(xué)方程式可表示____________,用鋁熱劑法從下列各金屬氧化物中冶煉出各1mol對應(yīng)的金屬,耗鋁粉的質(zhì)量最多的是________

aFe3O4 bNi2O3 cV2O5 dMnO2

2)反應(yīng)①的化學(xué)方程式為_________________________

3)若反萃取使用硫酸用量過大,進(jìn)一步處理會(huì)增加_______(填化學(xué)式)的用量,造成成本增大。

4)反應(yīng)②的化學(xué)方程式為:KClO3+6VOSO4+3H2O===3(VO2)2SO4+KCl+3H2SO4。若反應(yīng)①用的還原劑與反應(yīng)②用的氧化劑的物質(zhì)的量之比為127,則廢釩催化劑中VOSO4 V2O5的物質(zhì)的量之比為_____

5)該工藝反應(yīng)③的沉淀率(又稱沉釩率)是回收釩的關(guān)鍵之一,寫出該步發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_

6)用已知濃度的酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液,以測定反應(yīng)②后溶液中的含釩量,已知該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為VO2+,氧化產(chǎn)物為CO2,則該反應(yīng)的離子方程式為:_________________

7)釩電池是以溶于一定濃度硫酸溶液中不同價(jià)態(tài)的釩離子(V2+、V3+、VO2+VO2+)為正極和負(fù)極反應(yīng)的活性物質(zhì),電極均為鉑棒,電池總反應(yīng)為:VO2++V3++H2OV2++VO2++2H+

①放電時(shí)的正極反應(yīng)為_______________________

②充電時(shí)的陰極反應(yīng)為______________________

【答案】3V2O5+10Al6V+5Al2O3 c V2O5+Na2SO3+2H2SO4===2VOSO4+Na2SO4+2H2O NH3·H2O 32 NH4+ +VO3===NH4VO3 2VO2+ +H2C2O4+2H+===2VO2+ +2CO2↑+2H2O VO2++2H++e===VO2++H2O V3++e===V2+

【解析】

廢釩催化劑粉碎、水浸,將溶解性物質(zhì)溶于水,然后過濾得到濾渣和濾液,根據(jù)溶解性表知,濾液中含有VOSO4,濾渣中含有V2O5等不溶性雜質(zhì),向?yàn)V渣中加入亞硫酸鈉和稀硫酸,亞硫酸鈉具有還原性,能將V2O5還原為VOSO4,然后過濾得到濾渣和濾液,將兩部分濾液混合并加入氯酸鉀,氯酸鉀具有氧化性,能將VOSO4氧化為(VO22SO4,調(diào)節(jié)溶液pH8且采用離子交換方法得到VO3-,向溶液中加入氯化銨,得到難溶性的NH4VO3,焙燒NH4VO3得到V2O5

1)由V2O5冶煉金屬釩常用鋁熱劑法,其化學(xué)方程式為3V2O5+10Al6V+5Al2O3。物質(zhì)與轉(zhuǎn)移電子關(guān)系式為:aFe3O4e-Fe;bNi2O33e-NicV2O55e-V;dMnO24e-Mn,由得失電子守恒可知,用鋁熱劑法從各金屬氧化物中冶煉出各1mol對應(yīng)的金屬,耗鋁粉的質(zhì)量最多的是c;

2)加入硫酸和亞硫酸鈉,目的是利用氧化還原反應(yīng),用亞硫酸鈉還原V2O5,將V2O5轉(zhuǎn)化為可溶性的VOSO4,便于提純,則反應(yīng)①的化學(xué)方程式為V2O5+Na2SO3+2H2SO4===2VOSO4+Na2SO4+2H2O;

3)若反萃取使用硫酸用量過大,就需要用堿來中和,據(jù)流程圖可知,進(jìn)一步處理會(huì)增加NH3·H2O的用量,造成成本增大;

4)假設(shè)兩步所用試劑Na2SO3KC1O3的物質(zhì)的量為12mol7mol,分別據(jù)兩個(gè)方程式:
Na2SO3 + V2O5 + 2H2SO4 = 2VOSO4 + Na2SO4 + 2H2O
12mol 12mol 24mol

KClO3+6VOSO4+3H2SO4═3VO2SO43+KCl+3H2O

7mol 42mol
該催化劑中VOSO4的物質(zhì)的量為42mol-24mol=18mol,因此該催化劑中VOSO4、V2O5的物質(zhì)的量之比為 18mol12mol=32

5)該工藝反應(yīng)③的沉淀率(又稱沉釩率)是回收釩的關(guān)鍵之一,銨根離子和VO3-反應(yīng)生成難溶性的NH4VO3,根據(jù)NH4VO3難溶于水,利用復(fù)分解反應(yīng)沉淀VO3-,反應(yīng)的離子方程式為NH4+ +VO3===NH4VO3;

6)用酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液,該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為VO2+,氧化產(chǎn)物為CO2,根據(jù)化合價(jià)升降配平,寫出該反應(yīng)的離子方程式為:2VO2+ +H2C2O4+2H+===2VO2+ +2CO2↑+2H2O

7)①正極反應(yīng)是還原反應(yīng),由電池總反應(yīng)可知放電時(shí)的正極反應(yīng)為VO2++2H++e===VO2++H2O;

②充電時(shí),陰極反應(yīng)為還原反應(yīng),故為V3+得電子生成V2+的反應(yīng),電極反應(yīng)為V3++e===V2+。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】連二亞硫酸鈉,俗稱保險(xiǎn)粉,易溶于水,常用于印染、紙張漂白等;卮鹣铝袉栴}:

(1)S的化合價(jià)為______

(2)向鋅粉的懸浮液中通入,制備,生成,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為____mol;向溶液中加入適量,生成并有沉淀產(chǎn)生,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________

(3)電池具有高輸出功率的優(yōu)點(diǎn)。其正極為可吸附的多孔碳電極,負(fù)極為金屬鋰,電解液為溶解有的碳酸丙烯酯-乙腈溶液。電池放電時(shí),正極上發(fā)生的電極反應(yīng)為,電池總反應(yīng)式為____________。該電池不可用水替代混合有機(jī)溶劑,其原因是_______________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】18.0 mol·L-1的濃硫酸稀釋成2.00 mol·L-1的稀硫 酸100 ml,實(shí)驗(yàn)操作如下:

1)計(jì)算并用量筒量取 ml18.0 mol·L-1的濃硫酸;

2)將 沿?zé)瓋?nèi)壁慢慢注入盛有少量 的燒杯中;

3)將已冷卻至室溫的硫酸溶液沿玻璃棒注入 ___________;

4)用少量蒸餾水洗滌燒杯2~3,并將洗滌液也全部轉(zhuǎn)移到容量瓶中;

5)繼續(xù)向容量瓶中加蒸餾水,直到液面接近刻度線1~2cm處,改用膠頭滴管逐滴加蒸餾水,至液面與刻度線相切

6)蓋好容量瓶塞,反復(fù)顛倒搖勻,將配好的稀硫酸倒入試劑瓶中,貼好標(biāo)簽保存。

試分析下列操作對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響(偏高、偏低或無影響)

沒有洗滌燒杯和玻璃棒

定容時(shí)俯視讀數(shù)

容量瓶使用前有少許水殘留

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】(1)用正確的序號(hào)填空: ①12C、13C、14C; 紅磷和白磷; ③H2OD2O;④CH3CH2OHCH3OCH3; ⑤CH4CH3CH3;

互為同位素的是 ; 互為同素異形體的是

互為同分異構(gòu)體的是 ; 互為同系物的是

2)由AB、C、D四種金屬按下表中裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

裝置




現(xiàn)象

金屬A
斷溶解

C的質(zhì)
量增加

A上有氣
體產(chǎn)生

根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題:

裝置甲中作正極的是________ (“A”“B”) 。

裝置乙溶液中Cu2_______極移動(dòng)(“B”“C”)。

裝置丙中金屬A上電極反應(yīng)屬于______(氧化反應(yīng)還原反應(yīng)”)。

四種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是_______

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】20181015日,中國用長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭成功以一箭雙星方式發(fā)射北斗三號(hào)全球組網(wǎng)衛(wèi)星系統(tǒng)第15、16號(hào)衛(wèi)星,其火箭推進(jìn)劑為高氯酸銨(NH4ClO4)等。制備NH4ClO4的工藝流程如下:

飽和食鹽水NaClO3NaClO4NaClO4NH4ClO4

下列說法錯(cuò)誤的是(

A. NH4ClO4屬于離子化合物

B. 溶解度:NaClO4NH4ClO4

C. 該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是NH4Cl

D. 高氯酸銨中氯元素的化合價(jià)為+7價(jià)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知部分弱酸的電離平衡常數(shù)如下表:

下列離子方程式正確的是(

A. 少量CO2通入NaClO溶液中:CO2 + H2O + 2ClO===CO32+ 2HClO

B. 少量的SO2通入Ca(ClO)2溶液中:SO2 + H2O + Ca2+ + 2ClO===CaSO3↓+2HClO

C. 少量的SO2通入Na2CO3溶液中:SO2 + H2O + 2CO32===SO32+ 2HCO3

D. 相同濃度NaHCO3溶液與NaHSO3溶液等體積混合:H+ + HCO3===CO2↑+ H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某混合物的水溶液中,只可能含有以下離子中的若干種:K+、NH4+Cl-、H+、Ba2+CO32-、SO42-,現(xiàn)取三份100mL該溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn):

①第一份加入AgNO3溶液有沉淀產(chǎn)生。

②第二份加足量NaOH溶液加熱后,收集到氣體0.04mol

③第三份加足量BaCl2溶液后,得干燥沉淀6.27g,經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后,沉淀質(zhì)量為2.33g。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),填寫下列空白。

(1)一定不存在的離子有_________。

(2)第②步操作發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________。

(3)第③步操作確定的離子有_________。

(4)無法確定是否存在的離子是_________,若滿足n(K+)________0.02mol(“>”、“<”“=”)時(shí),能確定其存在。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】衛(wèi)生部嚴(yán)令禁止在面粉生產(chǎn)中添加過氧化鈣(CaO2)等食品添加劑。過氧化鈣(CaO2)常用作殺菌劑、防腐劑,是一種白色固體,帶有結(jié)晶水,通常還含有CaO。

I、制備過氧化鈣。

某實(shí)驗(yàn)小組選用如下裝置制備過氧化鈣。已知化學(xué)反應(yīng)Ca2+H2O2+2NH3+xH2O===CaO2·xH2O↓+2NH4+。在堿性環(huán)境中制取CaO2·xH2O的裝置如下圖:

(1)裝置B中儀器X的作用是_____________;反應(yīng)在冰水浴中進(jìn)行的原因是_________________。

(2)反應(yīng)結(jié)束后,經(jīng)________、________、低溫烘干獲得CaO2·xH2O。

II、含量測定。

(1)稱取13.52 g過氧化鈣樣品,灼熱時(shí)發(fā)生如下反應(yīng):2[CaO2·xH2O]→2CaO+O2↑+2xH2O,得到O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為672 mL,該樣品中CaO2的物質(zhì)的量為____________。

(2)另取同一樣品13.52 g,溶于適量稀鹽酸中,然后加入足量的Na2CO3溶液,將溶液中Ca2全部轉(zhuǎn)化為CaCO3沉淀,得到干燥的CaCO3 7.0 g。樣品中雜質(zhì)CaO的質(zhì)量為_____________;樣品CaO2·xH2O中的x值為____________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】實(shí)驗(yàn)室制備苯甲醇和苯甲酸的化學(xué)原理是

已知苯甲醛易被空氣氧化,苯甲醇的沸點(diǎn)為205.3 ℃;苯甲酸的熔點(diǎn)為121.7 ℃,沸點(diǎn)為249 ℃,溶解度為0.34 g;乙醚的沸點(diǎn)為34.8 ℃,難溶于水。制備苯甲醇和苯甲酸的主要過程如下所示:

試根據(jù)上述信息回答下列問題:

1)操作Ⅰ的名稱是________,乙醚溶液中所溶解的主要成分是________。

2)操作Ⅱ的名稱是________,產(chǎn)品甲是________。

3)操作Ⅲ的名稱是________,產(chǎn)品乙是________

4)如圖所示,操作Ⅱ中溫度計(jì)水銀球上沿放置的位置應(yīng)是________(“a”“b”“c”“d”),該操作中,除需蒸餾燒瓶、溫度計(jì)外,還需要的玻璃儀器是__________________,收集產(chǎn)品甲的適宜溫度為______。

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同步練習(xí)冊答案