【題目】工業(yè)上以釩爐渣(主要含V2O3,還有少量SiO2、P2O5等雜質(zhì))為原料可以制備氧釩堿式碳酸銨晶體[(NH4)5(VO)6(CO3)4(OH)9·10H2O],其生產(chǎn)工藝流程如下。
(1)焙燒過(guò)程中V2O3轉(zhuǎn)化為可溶性NaVO3,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________。
(2)濾渣的主要成分是________________(寫(xiě)化學(xué)式)。
(3)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3),若濾液中c(VO3-)=0.1mol·L-1,為使釩元素的沉降率達(dá)到98%,至少應(yīng)調(diào)節(jié)c(NH4+)為____mol·L-1。[已知Ksp(NH4VO3)=1.6×10-3]
(4)“還原”V2O5過(guò)程中,生成VOC12和一種無(wú)色無(wú)污染的氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。用濃鹽酸與V2O5反應(yīng)也可以制得VOC12,該方法的缺點(diǎn)是____________________________。
(5)稱量a g產(chǎn)品于錐形瓶中,用20mL蒸餾水與30mL稀硫酸溶解后,加入0.02mol·L-1KMnO4溶液至稍過(guò)量,充分反應(yīng)后繼續(xù)滴加1%的NaNO2溶液至稍過(guò)量,再用尿素除去過(guò)量NaNO2,最后用c mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為b mL。(已知滴定反應(yīng)為VO2++Fe2++2H+==VO2++Fe3++H2O)
①KMnO4溶液的作用是______________。
②粗產(chǎn)品中釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為________(以VO2計(jì))。
③若(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液部分變質(zhì),會(huì)使測(cè)定結(jié)果_____(填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”)。
【答案】V2O3+Na2CO3+O22NaVO3+CO2 Mg3(PO4)2、MgSiO3 0.8 N2H42HCl+2V2O3+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O 有氯氣生成,污染空氣 將VO2+氧化為VO2+ 偏高
【解析】
釩爐渣(主要含V2O3,還有少量SiO2、P2O5等雜質(zhì)),加入碳酸鈉通入空氣焙燒,產(chǎn)物加水溶解,向溶液中加入硫酸鎂除去硅磷過(guò)濾,濾渣的主要成分為Mg3(PO4)2、MgSiO3.濾液中加入氯化銨沉釩生成NH4VO3,其受熱分解生成V2O5,再用鹽酸酸化的N2H42HCl還原V2O5生成VOCl2,最后再向反應(yīng)后溶液中加入NH4HCO3,即可得到產(chǎn)品氧釩堿式碳酸銨晶體[(NH4)5(VO)6(CO3)4(OH)9·10H2O];
(5)①測(cè)定氧釩堿式碳酸銨晶體粗產(chǎn)品中釩的含量的原理為:氧釩堿式碳酸銨晶體溶解后,加0.02mol/LKMnO4溶液至稍過(guò)量,氧化其中+4價(jià)釩為VO2+,再加入NaNO2溶液除去過(guò)量的KMnO4,防止后續(xù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)液的消耗干擾試驗(yàn),最后用(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定VO2+;
②根據(jù)釩元素的質(zhì)量守恒,根據(jù)滴定反應(yīng)為:VO2-+Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O,則釩元素的物質(zhì)的量n=n((NH4)2Fe(SO4)2)=cmol/L×b×10-3L=cb×10-3mol,據(jù)此計(jì)算;
③若(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液部分變質(zhì),則還原能力降低,滴定時(shí)消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏高,由此判斷誤差;
(1)將釩爐渣和碳酸鈉在空氣流中焙燒將V2O3轉(zhuǎn)化為可溶性NaVO3,同時(shí)得到二氧化碳,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為V2O3+Na2CO3+O22NaVO3+CO2;
(2)焙燒時(shí)SiO2、P2O5分別與碳酸鈉生成可溶于水的Na2SiO3和Na3PO4,除硅、磷時(shí)加入硫酸鎂溶液生成Mg3(PO4)2、MgSiO3沉淀,則過(guò)濾時(shí)得到的濾渣的主要成分為Mg3(PO4)2、MgSiO3;
(3)已知Ksp(NH4VO3)=c(NH4+)c(VO3-)=1.6×10-3, 若濾液中c(VO3-)=0.1mol·L-1,為使釩元素的沉降率達(dá)到98%,則溶液中剩余c(VO3-)=0.1mol·L-1×2%=0.002 mol·L-1,此時(shí)c(NH4+)=mol·L-1=0.8mol·L-1;
(4)用鹽酸酸化的N2H42HCl還原V2O5生成VOCl2和一種無(wú)色無(wú)污染的氣體,根據(jù)質(zhì)量守恒定律,此氣體應(yīng)為N2,則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2H42HCl+2V2O3+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O;若改用濃鹽酸與V2O5反應(yīng)也可以制得VOC12,但同時(shí)得到的氧化產(chǎn)物為Cl2,此氣體有毒,會(huì)污染環(huán)境;
(5)①根據(jù)分析,KMnO4溶液的作用是將+4價(jià)的釩氧化為VO2+;
②根據(jù)釩元素的質(zhì)量守恒,根據(jù)滴定反應(yīng)為:VO2-+Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O,則釩元素的物質(zhì)的量n=n[(NH4)2Fe(SO4)2]=cmol/L×b×10-3L=cb×10-3mol,粗產(chǎn)品中釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為=;
③若(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液部分變質(zhì),則還原能力降低,滴定時(shí)消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏高,根據(jù)滴定反應(yīng)為:VO2-+Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O,可知會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏高。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖是一套檢驗(yàn)氣體性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。
A | B | C | D | |
X | 氯氣 | 二氧化硫 | 二氧化碳 | 氯化氫 |
Y | Na2SO3溶液 | 飽和NaHCO3溶液 | Na2SO3溶液 | 飽和NaHSO3溶液 |
(1)向裝置中緩緩?fù)ㄈ肷倭繗怏wX,若關(guān)閉活塞K,則品紅溶液褪色。據(jù)此判斷氣體和洗氣瓶?jī)?nèi)的溶液Y可能的組合是_________(填表中序號(hào),下同)。
(2)若打開(kāi)活塞K,品紅溶液褪色,同時(shí)澄清石灰水變渾濁,則氣體X和洗氣瓶?jī)?nèi)液體Y可能的組合是______
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某興趣小組設(shè)計(jì)如下圖實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
(1)為了實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的目標(biāo),能否用上圖A2代替A1裝置______(填“能”或“否”)。
(2)B、C、D分別用于檢驗(yàn)SO2的漂白性、還原性和氧化性,則B中所盛試劑為____________
C中反應(yīng)的離子方程式為__________________________,D中反應(yīng)的化學(xué)方程為___________________。
(3)氨水吸收過(guò)量SO2的反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】有X、Y、Z、W、M五種短周期元素,它們滿足如下關(guān)系:①原子序數(shù)依次增大;②ZX4++WX-=ZX3+X2W,且反應(yīng)物和產(chǎn)物中各微粒的電子總數(shù)與M+相等,均為10個(gè);③Z2與YW分子中質(zhì)子數(shù)相等;卮鹣铝袉(wèn)題:
(1)YW2的電子式:______________;實(shí)驗(yàn)室中MWX溶液的保存方法是:________
(2)由X、Y、Z、W四種元素共同組成的離子化合物A,其原子個(gè)數(shù)比為5:1:1:3,則A的水溶液與足量的MWX溶液反應(yīng)的離子方程式為:_________________________
(3)M2W2投入足量Na2S溶液中,生成淺黃色沉淀的離子方程式為:_______________
(4)與M同族的元素B和B2W共n 克投入到足量的X2W中完全反應(yīng),生成物蒸干后得1.25n 克化合物BWX,B是________(填元素名稱)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】研究CO2的綜合利用對(duì)促進(jìn)“低碳經(jīng)濟(jì)”的發(fā)展有重要意義。
(1)工業(yè)上以CO2、NH3為原料生產(chǎn)尿素[CO(NH2)2],反應(yīng)實(shí)際為兩步進(jìn)行:
I:2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s) △H1=-272kJ·mol-1
II:H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2=+138kJ·mol-1
已知:H2O(l)==H2O(g) △H3=+44kJ·mol-1
①請(qǐng)寫(xiě)出以NH3、CO2為原料,合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式______________。
②T1℃時(shí),在1L的密閉容器中充入CO2和NH3模擬工業(yè)生產(chǎn),n(NH3)/n(CO2)=x,如圖是CO2平衡轉(zhuǎn)化率()與x的關(guān)系。求圖中A點(diǎn)NH3的平衡轉(zhuǎn)化率=________%。
③當(dāng)x=1.0時(shí),若起始的壓強(qiáng)為p0kPa,水為液態(tài),平衡時(shí)壓強(qiáng)變?yōu)槠鹗嫉?/span>1/2。則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_______(kPa)-3(KP為以分壓表示的平衡常數(shù))。
(2)用CO2和H2合成甲醇:3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ·mol-1。在T℃時(shí),甲、乙、丙三個(gè)2L的恒容密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,測(cè)得平衡時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
①甲容器10s達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得x=39.2,則甲中CO2的平均反應(yīng)速率____________。
②下列說(shuō)法正確的是________(填字母編號(hào))。
A.2c1<c3 B.z<2y C.p3>2p2 D.α1+α3>1
(3)用NaOH溶液做碳捕捉劑可獲得化工產(chǎn)品Na2CO3。常溫下若某次捕捉后得到pH=10的溶液,則溶液中c(CO32-):c(HCO3-)=_____[K1(H2CO3)=4.4×10-7、K2(H2CO3)=5×10-11],溶液中c(Na+)_____c(HCO3-)+2c(CO32-)(填“>”“=”或“<”)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】以電解食鹽水為基礎(chǔ)制取氯氣等產(chǎn)品的工業(yè)稱為“氯堿工業(yè)”,它是目前化學(xué)工業(yè)的重要支柱之一。
(1)若電解食鹽水時(shí)消耗NaCl的質(zhì)量為234 g,則在理論上最多可得氯氣的體積為________升(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。
(2)若將2 mol的氯氣通入足量石灰乳中,理論上可得到次氯酸鈣________克。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】氮及其化合物的轉(zhuǎn)化過(guò)程如圖所示,下列分析合理的是
A. 催化劑a表面發(fā)生了極性共價(jià)鍵的斷裂和形成
B. 在催化劑b表面形成氮氧鍵時(shí),不涉及電子轉(zhuǎn)移
C. N2與H2反應(yīng)生成NH3的原子利用率為100%
D. 催化劑a、b能提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】ZrO2是重要的耐溫材料,可用作陶瓷遮光劑。天然鋯英石(ZrSiO4)含有鐵、鋁、銅等金屬元素的氧化物雜質(zhì),工業(yè)以鋯英石為原料制備ZrO2的工藝流程如下:
已知:①鋯英石中鋯元素的化合價(jià)為+4 ,“氯化”過(guò)程中除C、O元素外,其他元素均轉(zhuǎn)化為最高價(jià)氯化物 ②SiCl4極易水解;ZrCl4易溶于水 ③Fe(SCN)3難溶于有機(jī)溶劑MIBK; Zr(SCN)4在水中溶解度不大,易溶于有機(jī)溶劑MIBK。
(1) “氯化”過(guò)程中,鋯英石發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為:______________________________,ZrC14的產(chǎn)率隨溫度變化如圖所示,由圖可知氯化的最佳條件是_____________;
(2)“濾液1”中含有的陰離子除OH- 、Cl-,還有___________________;
(3)常用的銅抑制劑有Na2S、H2S、NaCN等,本流程使用NaCN除銅,不采用Na2S、H2S的原因是__________。
(4)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行萃取和反萃取的玻璃儀器是_______。流程中萃取與反萃取的目的是_________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】鹽酸廣泛應(yīng)用在稀有金屬的濕法冶金、漂染工業(yè)、金屬加工、無(wú)機(jī)藥品及有機(jī)藥物的生產(chǎn)等領(lǐng)域中。HCl極易溶于水,工業(yè)上用HCl氣體溶于水的方法制取鹽酸。
(1)用密度為1.2g/mL,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.5%的濃鹽酸配制250mL3mol/L的稀鹽酸,需要用量筒量取濃鹽酸的體積為__mL。
(2)溶液配制中需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、量筒、__、__。
(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,下列操作會(huì)導(dǎo)致最終所配溶液濃度偏高的是__。
A.量取濃鹽酸時(shí)俯視刻度線
B.實(shí)驗(yàn)前,容量瓶中有少量殘留蒸餾水
C.定容時(shí)俯視刻度線
D.轉(zhuǎn)移時(shí),未洗滌燒杯和玻璃棒
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