【題目】AlCl3、工業(yè)V2O5(純度為96%)為原料,低溫提純制備高純V2O5,其主要實驗流程如下:

已知:①無水AlCl3升華溫度約170℃,在空氣中會吸水部分水解。

VOCl3(三氯氧釩)熔點約78 ℃,沸點約127 ℃,易水解生成V2O5。

V2O5易溶于堿生成VO(偏釩酸鹽),溶于強酸生成(氧基釩離子)。

(1)“氯化”產(chǎn)物為VOCl3Al2O3,裝置如圖所示。

向反應裝置中不斷通入氬氣的目的是_________;反應溫度采用160℃左右的原因是_________。

(2)“沉釩”時控制溫度為35 ℃、pH約為1,VOCl3轉(zhuǎn)化為(NH4)2V6O16(多釩酸銨),其離子方程式為_________。

(3)“煅燒”時為避免生成的NH3將產(chǎn)物還原,需采取的措施是_________

(4)氨解沉釩時也可將VOCl3與氨水作用,生成NH4VO3(為避免反應過于劇烈,需先將一定量VOCl3溶解于水中配制成釩溶液)。沉釩率與釩溶液濃度、氨解溫度的關(guān)系分別如圖1、圖2所示。

①釩溶液中會存在少量顆粒狀沉淀,其可能成分為_________(填化學式)。

②為確定較適宜的沉釩條件,請結(jié)合圖曲線,補充完整“探究氨水濃度對沉釩率的影響”的實驗方案:_________,使用專用儀器測定并計算沉釩率。(實驗中可供選擇的試劑:50 g·L1的釩溶液、10 g·L1的釩溶液、25 %的優(yōu)級純氨水、高純水)

【答案】排出裝置中的水蒸氣,以防V2O5水解 該溫度下反應能發(fā)生,同時將生成的VOCl3及時蒸出分離,又避免AlCl3升華而混入雜質(zhì) 6VOCl3 +2NH+10H2O=(NH4)2V6O16+18Cl+20H 在空氣中進行,并不斷攪拌 V2O5 取數(shù)份等體積、50 g·L1的釩溶液,分別加入不同體積25 %的優(yōu)級純氨水,再加入高純水使各組溶液總體積相等,水浴加熱控制反應溫度均為35 ℃(或35-55℃之間任一溫度),充分反應相同的時間(或1-2 h

【解析】

“氯化”:AlCl3、V2O5反應得到VOCl3Al2O3;“氨解沉釩”:VOCl3、Al2O3、NH4Cl、HCl反應得到(NH4)2V6O16、AlCl3,過濾后AlCl3隨濾液除去,得(NH4)2V6O16;“煅燒”(NH4)2V6O16NH3V2O5,據(jù)此分析解答。

(1)VOCl3易水解生成V2O5,通入氬氣排出裝置中的水蒸氣,以防V2O5水解,無水AlCl3升華溫度約170℃,VOCl3沸點約127 ℃,控制在160℃是因為該溫度下反應能發(fā)生,且生成的VOCl3能及時蒸出,同時還防止AlCl3升華而成為雜質(zhì),故答案為:排出裝置中的水蒸氣,以防V2O5水解;該溫度下反應能發(fā)生,同時將生成的VOCl3及時蒸出分離,又避免AlCl3升華而混入雜質(zhì);

(2)pH約為1,為酸性,結(jié)合電荷守恒、原子守恒可得VOCl3轉(zhuǎn)化為(NH4)2V6O16的離子方程式為:6VOCl3 +2NH+10H2O=(NH4)2V6O16+18Cl+20H,故答案為:6VOCl3 +2NH+10H2O=(NH4)2V6O16+18Cl+20H

(3)空氣中有氧化劑O2,“煅燒”時為避免生成的NH3將產(chǎn)物V2O5還原,可使“煅燒”在空氣中進行,并不斷攪拌,故答案為:在空氣中進行,并不斷攪拌;

(4)VOCl3易水解生成V2O5,所以配制釩溶液時會有V2O5顆粒狀沉淀生成,故答案為:V2O5;

②“探究氨水濃度對沉釩率的影響”,則可做多組氨水濃度不同、釩溶液濃度相同、溫度相同的對比實驗,由圖2可知,釩溶液濃度太低沉釩率太低,可能導致誤差大,所以釩溶液選用濃度為50 g·L1,可用純水控制溶液總體積相同。由圖3可知,溫度高于55℃,沉釩率下降,可能原因是溫度高于55℃,氨水分解過多,故應控制溫度在55℃以下。具體操作為:取數(shù)份等體積、50 g·L1的釩溶液,分別加入不同體積25 %的優(yōu)級純氨水,再加入高純水使各組溶液總體積相等,水浴加熱控制反應溫度均為35 ℃(或35-55℃之間任一溫度),充分反應相同的時間(或1-2 h),使用專用儀器測定并計算沉釩率,故答案為:取數(shù)份等體積、50 g·L1的釩溶液,分別加入不同體積25 %的優(yōu)級純氨水,再加入高純水使各組溶液總體積相等,水浴加熱控制反應溫度均為35 ℃(或35-55℃之間任一溫度),充分反應相同的時間(或1-2 h)。

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B.1mol Pt2O+轉(zhuǎn)化為Pt2O2+得電子數(shù)為3NA

C.將生成的CO2通人含大量SiO32-、Na+、Cl-的溶液中,無明顯現(xiàn)象

D.1g CO2 N2O的混合氣體中含有電子數(shù)為0.5NA

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C. 三種金屬的相對原子質(zhì)量是甲>乙>丙

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(1)從硫元素化合價變化的角度分析,圖中既有氧化性又有還原性的化合物______________(填化學式)((填一種就可以)。

(2)XY混合,可生成淡黃色固體。該反應中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_______________。

(3) Z的濃溶液與銅單質(zhì)在一定條件下可以發(fā)生化學反應,該反應的化學方程式為____________。

(4)Na2S2O3是重要的化工原料.從氧化還原反應的角度分析,下列制備Na2S2O3的方案理論上可行的是_____________(填字母)。

aNa2S+S bNa2SO3+S cSO2+Na2SO4 dNa2SO3+Na2SO4

(5)已知Na2SO3能被K2Cr2O7氧化為Na2SO4,則24 mL 0.05 mol/LNa2SO3溶液與 20 mL 0.02 mol/L的溶液恰好反應時,Cr元素在還原產(chǎn)物中的化合價為____________。

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Si(s)3HCl(g)SiHCl3(g)H2(g)

SiHCl3(g)H2(g)Si(s)3HCl(g)

對以上兩個反應的下列敘述錯誤的是(

A.兩個反應都是置換反應

B.反應①所需粗硅可通過反應:SiO22CSi2CO↑來制備

C.兩個反應都是氧化還原反應

D.兩個反應互為可逆反應

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下表是某學生根據(jù)上述實驗方案和步驟列表整理的實驗事實和結(jié)論:

(1)請你根據(jù)實驗現(xiàn)象得出相應的實驗結(jié)論填入上表中。_________________。

(2)用化學方程式表示上述反應為_______________________

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(1)C表示10 s內(nèi)反應的平均反應速率為________

(2)反應前A的物質(zhì)的量濃度是________。

(3)10 s末,生成物D的濃度為________。

(4)AB的平衡轉(zhuǎn)化率之比為________

(5)反應過程中容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量變化是________(增大、減小不變,下同),氣體的密度變化是________。

(6)平衡后,若改變下列條件,生成D的速率如何變化(增大、減小不變”):①降低溫度______;②增大A的濃度________;③恒容下充入氖氣_______

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C.X + 2Y =Z0.1mol·L-1·min-1D.X + 3Y =2Z;0.05mol·L-1·min-1

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