【題目】生產(chǎn)工藝的實現(xiàn),涉及能源消耗、環(huán)境保護(hù)、綜合經(jīng)濟(jì)效益等等。

.(1)下列單元操作中采用了熱交換工藝設(shè)備,以利用化學(xué)反應(yīng)中放出的熱量,達(dá)到節(jié)能減排效果的有_______(填序號)。

A. 電解食鹽水制燒堿 B. 合成氨中的催化合成

C. 硫酸生產(chǎn)中的催化氧化 D. 煅燒石灰石制取生石灰

.以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為:

物質(zhì)

V2O5

V2O4

K2SO4

SiO2

Fe2O3

Al2O3

質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%

2.20~2.90

2.8~3.32

22~28

60~65

1~2

<1

以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線:

回答下列問題:

(2)“酸浸V2O4轉(zhuǎn)化為VO2+,反應(yīng)的離子方程式為_________,同時V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+。廢渣1”的主要成分是________

(3)“氧化中使VO2+變?yōu)?/span>VO2+,則氧化環(huán)節(jié)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_____。

(4)“離子交換洗脫可簡單表示為:4ROH+V4O124-R4V4O12+4OH(ROH為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂)。為了提高化洗脫效率,淋洗液應(yīng)該呈_______(”“”“”)。

(5)檢驗流出液中含量最多的陽離子,其實驗操作步驟是____。

(6)“煅燒中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2NH4VO3V2O5+H2O+2NH3,寫出沉釩過程的離子方程式__________。

(7)若有100 kg該廢釩催化劑,若轉(zhuǎn)化中釩元素利用率為80%,則最多可回收到V2O5__kg(保留小數(shù)點后一位)

【答案】BC V2O4+4H+=2VO2++2H2O SiO2 16 用鉑絲蘸取流出液在無色火焰上灼燒,隔著藍(lán)色鈷玻璃觀察,火焰呈紫色,則證明含鉀離子 4NH4++V4O124- =4NH4VO3 5.2

【解析】

I.(1)根據(jù)反應(yīng)過程中能量變化分析;

II. 從廢釩催化劑中回收V2O5,由流程可知,酸浸V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+V2O4轉(zhuǎn)成VO2+。Fe2O3、Al2O3均轉(zhuǎn)化為金屬陽離子,只有SiO2不溶,則過濾得到的濾渣1SiO2,然后加氧化劑KClO3,將VO2+變?yōu)?/span>VO2+,再加KOH時,鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,同時中和硫酸,過濾得到的濾渣2Fe(OH)3、Al(OH)3,離子交換洗脫可簡單表示為:4ROH+V4O124-R4V4O12+4OH-,由ROH為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂可知,堿性條件下利用反應(yīng)逆向移動,流出液中主要為硫酸鉀,沉釩得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀,煅燒時分解生成V2O5,以此解答該題。

(1) A. 電解食鹽水制燒堿是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,不涉及熱交換器的使用,A不符合題意;

B. N2H2合成NH3的反應(yīng)是放熱反應(yīng),可利用熱交換器使反應(yīng)放出的熱量給需要反應(yīng)的N2H2先進(jìn)行預(yù)熱,達(dá)到能量的充分利用及節(jié)能減排的效果,B符合題意;

C. 硫酸生產(chǎn)中SO2氧化產(chǎn)生SO3的反應(yīng)是放熱反應(yīng),可利用熱交換器使反應(yīng)放出的熱量給需要反應(yīng)的SO2、O2先進(jìn)行預(yù)熱,使反應(yīng)混合物溫度升高,達(dá)到能量的充分利用及節(jié)能減排的效果,C符合題意;

D. 煅燒石灰石制取生石灰的反應(yīng)是吸熱反應(yīng),不需要使用熱交換器,D不符合題意;

故合理選項是BC;

II.(2) “酸浸V2O4轉(zhuǎn)化為VO2+,根據(jù)電荷守恒、原子守恒,可得該反應(yīng)的離子方程式為V2O4+4H+=2VO2++2H2O;廢渣1”的主要成分是SiO2

(3)加氧化劑KClO3,可以將VO2+變?yōu)?/span>VO2+KClO3被還原產(chǎn)生KCl,Cl元素化合價由反應(yīng)前KClO3中的+5價變?yōu)榉磻?yīng)后KCl中的-1價,降低6價,V元素化合價由反應(yīng)前VO2+中是+4價變?yōu)榉磻?yīng)后VO2+中的+5價,升高1價,根據(jù)氧化還原反應(yīng)中元素化合價升降總數(shù)相等,可知化合價升降最小公倍數(shù)是6,所以KClO3VO2+反應(yīng)的物質(zhì)的量的比是16,即氧化環(huán)節(jié)中氧化劑KClO3與還原劑VO2+的物質(zhì)的量之比為16;

(4)根據(jù)平衡移動原理,要提高化洗脫效率,應(yīng)該使化學(xué)平衡逆向移動,應(yīng)該增大溶液中c(OH-),即淋洗液應(yīng)該呈堿性;

(5)根據(jù)流程圖可知流出液中主要為硫酸鉀,含量最多的陽離子是K+,檢驗K+存在的方法是利用焰色反應(yīng),實驗操作步驟是用鉑絲蘸取流出液在無色火焰上灼燒,隔著藍(lán)色鈷玻璃觀察,火焰呈紫色,則證明含K+;

(6)“煅燒中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2NH4VO3V2O5+H2O+2NH3,則沉釩過程中加熱NH4Cl會與溶液中的V4O124-反應(yīng)形成NH4VO3,該反應(yīng)的離子方程式為:4NH4++V4O124- =4NH4VO3

(7)若有100 kg該廢釩催化劑,由于其中V2O5的含量為2.20~2.90%V2O4的含量為2.8~3.32%,若轉(zhuǎn)化中釩元素利用率為80%,則最多可回收到V2O5的質(zhì)量為m(V2O5)=(100 kg×2.90%+100 kg×3.32%×)×80%=5.2 kg。

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】PTKHC2O4·H2C2O4·2H2O,名稱:四草酸鉀)是一種分析試劑。室溫時,H2C2O4pKa1pKa2分別為1.23、4.19(pKa=-lgKa)。下列說法不正確的是(

A.0.1mol·L-1PT溶液中:c(HC2O)>c(K+)>c(H2C2O4)

B.0.1mol·L-1PT中滴加NaOH至溶液pH=4.19c(C2O)=c(HC2O)

C.0.1mol·L-1PT中滴加NaOH至溶液呈中性:c(K+)>c(Na+)>c(HC2O)>c(C2O)

D.0.1mol·L-1PT0.1mol·L-1KOH溶液等體積混合,溶液中水的電離程度比純水的大

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合鐵酸鉀)為亮綠色晶體,可用于曬制藍(lán)圖;卮鹣铝袉栴}:

(1)曬制藍(lán)圖時,用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光劑,以K3[Fe(CN)6]溶液為顯色劑。其光解反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑;顯色反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。

(2)某小組為探究三草酸合鐵酸鉀的熱分解產(chǎn)物,按下圖所示裝置進(jìn)行實驗。

①通入氮氣的目的是________________________________________

②實驗中觀察到裝置B、F中澄清石灰水均變渾濁,裝置E中固體變?yōu)榧t色,由此判斷熱分解產(chǎn)物中一定含有______________________。

③為防止倒吸,停止實驗時應(yīng)進(jìn)行的操作是_____________________________。

④樣品完全分解后,裝置A中的殘留物含有FeO和Fe2O3,檢驗Fe2O3存在的方法是:________________。

(3)測定三草酸合鐵酸鉀中鐵的含量。

①稱量m g樣品于錐形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至終點。滴定終點的現(xiàn)象是___________________________

②向上述溶液中加入過量鋅粉至反應(yīng)完全后,過濾、洗滌,將濾液及洗滌液全部收集到錐形瓶中。加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至終點,消耗KMnO4溶液V mL。該晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知把ag金屬銅投入一定量濃硝酸中,反應(yīng)開始產(chǎn)生紅棕色氣體,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,產(chǎn)生的氣體顏色逐漸變淺,最后變?yōu)闊o色,反應(yīng)過程中共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體VL,剩余固體bg。

1)寫出反應(yīng)過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)___、___

2)在產(chǎn)生無色氣體的反應(yīng)中___是還原劑;被還原的HNO3與參加反應(yīng)的HNO3的質(zhì)量之比為___;當(dāng)有1molHNO3參加反應(yīng)時,該反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為___。

3)在上面反應(yīng)過程中,參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量為___。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】光刻技術(shù)需利用深紫外激光,我國是唯一掌握通過非線性光學(xué)晶體變頻來獲得深紫外激光技術(shù)的國家。目前唯一實用化的晶體是氟硼鈹酸鉀(KBeBF,含K、BBe、O、F元素)。

回答下列問題:

1)一群均處于激發(fā)態(tài)1s22s13s1的鈹原子,若都回到基態(tài),最多可發(fā)出___種波長不同的光。

A.1 B.2 C.3 D.4

2BeB都容易與配體形成配位鍵,如[BeF4]-[B(OH)4]-等,從原子結(jié)構(gòu)分析其原因是__。

3)氟硼酸鉀是制備KBeBF的原料之一,高溫下分解為KFBF3。KF的沸點比BF3的高,原因是___

4BF3易水解得到H3BO3(硼酸)和氫氟酸。氫氟酸濃溶液中因F-HF結(jié)合形成HF使酸性大大增強(qiáng)。HF的結(jié)構(gòu)式為___;H3BO3BF中,B原子的雜化類型分別為___、__。

5KBeBF晶體為層片狀結(jié)構(gòu),圖1為其中一層的局部示意圖。平面六元環(huán)以BO鍵和BeO鍵交織相連,形成平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),每個Be都連接一個F,且F分別指向平面的上方或下方,K+分布在層間。KBeBF晶體的化學(xué)式為____

6BeO晶體也是制備KBeBF的原料,圖2為其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖。

①沿著晶胞體對角線方向的投影,下列圖中能正確描述投影結(jié)果的是___。

BeO晶胞中,O的堆積方式為____;設(shè)OBe的最近距離為acm,NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,則BeO晶體的密度為____g·cm-3。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】如表為元素周期表的一部分,請參照元素①~⑨在表中的位置,回答下列問題:

1)第三周期中元素非金屬性最強(qiáng)的元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為____________。

2)②③⑨最高價氧化物對應(yīng)水化物酸性強(qiáng)弱順序為(填化學(xué)式)___________。

3)用電子式表示④的簡單氫化物的形成過程______________。

4)下列可以判斷⑤和⑥金屬性強(qiáng)弱的是_________

a.⑤單質(zhì)的熔點比⑥單質(zhì)低

b.⑤的化合價比⑥低

c.⑤單質(zhì)與水反應(yīng)比單質(zhì)⑥劇烈

d.⑤最高價氧化物的水化物的堿性比⑥強(qiáng)

5)由表中①、③、④、⑥、⑧元素形成的常見物質(zhì)Z、M、N可發(fā)生以下反應(yīng):

aM中所含的化學(xué)鍵種類為(若含共價鍵,請標(biāo)明極性或非極性)___________。

bN→⑥的單質(zhì)的化學(xué)方程式__________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】現(xiàn)有X(g)+Y(g) 2Z(g);正反應(yīng)放熱。從反應(yīng)開始經(jīng)過t1后達(dá)到平衡狀態(tài),t2時由于條件改變,平衡受到破壞,t3時又達(dá)到平衡,據(jù)圖回答:t2→t3的曲線變化是由哪種條件引起的

A. 增大XY的濃度 B. 增大壓強(qiáng)

C. 增大Z的濃度 D. 升高溫度

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列8種化學(xué)符號:、、、、。

(1)表示核素的符號共______種。

(2)互為同位素的是________________。

(3)質(zhì)量相同的H216OD216O所含中子數(shù)之比為________

根據(jù)周期表對角線規(guī)則,金屬BeAl單質(zhì)及其化合物性質(zhì)相似。試回答下列問題:

(4)寫出BeNaOH溶液反應(yīng)生成Na2[Be(OH)4]的離子方程式:__________________

(5)Be(OH)2Mg(OH)2可用____________________試劑鑒別。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】依據(jù)如圖判斷,下列說法正確的是(  )

A. 氫氣的燃燒熱ΔH=-241.8 kJ·mol1

B. 2 mol H2(g)1mol O2(g)所具有的總能量比2 mol H2O(g)所具有的總能量低

C. 液態(tài)水分解的熱化學(xué)方程式為2H2O(l)=2H2(g)O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol1

D. H2O(g)生成H2O(l)時,斷鍵吸收的能量小于成鍵放出的能量

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