【題目】金屬釩熔點高、硬度大,具有良好的可塑性和低溫抗腐蝕性.工業(yè)常用釩爐渣(主要含FeO·V2O3,還有少量Al2O3、CuO等雜質)提取金屬釩,流程如圖:
已知:
I.釩有多種價態(tài),其中+5價最穩(wěn)定.釩在溶液中主要以VO2+和VO3-的形式存在,存在平衡:VO2++H2OVO3+2H+.
Ⅱ.部分離子的沉淀pH:
Cu2+ | Fe2+ | Fe3+ | |
開始沉淀PH | 5.2 | 7.6 | 2.7 |
完全沉淀PH | 6.4 | 9.6 | 3.7 |
回答下列問題
(1)堿浸步驟中最好選用______________(填字母)
a. NaOH溶液 b.氨水c.純堿溶液
(2)焙燒的目的是將FeO·V2O3轉化為可溶性NaVO3,其中鐵元素全部轉化為+3價的氧化物,寫出該反應的化學方程式___________________________________
(3)溶液1到溶液2的過程中,調節(jié)pH至8有兩個目的,一是除去________離子,二是促使_________.
(4)沉釩過程中得到NH4VO3沉淀需要洗滌,寫出實驗室洗滌的操作方法____________________.
(5)常用鋁熱反應法由V2O5冶煉金屬釩,請寫出反應的化學方程式____________________________.
(6)釩的化合物也有廣泛的用途,如一種新型鋁離子可充電電池的結構如圖所示.
已知放電時電池反應為xAl+VO2=AlxVO2↓,則放電時正極的電極反應式為_____________________.
【答案】a 4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2 Fe3+、Cu2+ VO2+轉化為VO3- 洗滌時應往漏斗加水至浸沒沉淀,讓水自然流下,重復23次 10Al+3V2O55Al2O3+6V VO2+xAl3++3xe-=AlxVO2
【解析】
物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用。
赤泥主要含有FeO·V2O3、Al2O3、CuO,進行堿浸,氧化鋁溶解形成偏鋁酸鹽,過濾后濾液1含有偏鋁酸鹽,通入二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀,經過加熱分解可得到氧化鋁,濾渣1經過空氣中焙燒,再用足量的硫酸溶解,溶液1中含有銅離子、鐵離子,調節(jié)pH值到8,銅離子、鐵離子沉淀完全,過濾得濾渣2應為氫氧化銅和氫氧化鐵,同時由于溶液中存在平衡VO2++H2OVO3-+2H+,酸過量會抑制的生成NH4VO3,所以要調節(jié)溶液的pH值,過濾得溶液2中主要含釩元素以VO2+和VO3-的形式存在,再加入硫酸銨轉化為NH4VO3, NH4VO3焙燒得到V2O5,V2O5,發(fā)生鋁熱反應得到V。據此解答。
赤泥主要含有FeO·V2O3、Al2O3、CuO,進行堿浸,氧化鋁溶解形成偏鋁酸鹽,過濾后濾液1含有偏鋁酸鹽,通入二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀,經過加熱分解可得到氧化鋁,濾渣1經過空氣中焙燒,再用足量的硫酸溶解,溶液1中含有銅離子、鐵離子,調節(jié)pH值到8,銅離子、鐵離子沉淀完全,過濾得濾渣2應為氫氧化銅和氫氧化鐵,同時由于溶液中存在平衡VO2++H2OVO3-+2H+,酸過量會抑制的生成NH4VO3,所以要調節(jié)溶液的pH值,過濾得溶液2中主要含釩元素以VO2+和VO3-的形式存在,再加入硫酸銨轉化為NH4VO3, NH4VO3焙燒得到V2O5,V2O5,發(fā)生鋁熱反應得到V。
(1)根據上面的分析可知,堿浸要使氧化鋁溶解,所以只能用強堿,故選a。本小題答案為:a。
(2)焙燒的目的是將FeO·V2O3轉化為可溶性NaVO3,其中鐵元素全部轉化為+3價的氧化物,根據此信息可知方程式為4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2。本小題答案為:4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2。
(3)溶液1到溶液2的過程中,調節(jié)pH至8一是能使銅離子、鐵離子沉淀完全,二是由于溶液中存在平衡VO2++H2OVO3-+2H+,酸過量會抑制的生成NH4VO3。本小題答案為:Fe3+、Cu2+;VO2+轉化為VO3-。
(4)沉釩過程中得到NH4VO3沉淀需要洗滌,洗滌時應往漏斗加水至浸沒沉淀,讓水自然流下,重復23次。本小題答案為:洗滌時應往漏斗加水至浸沒沉淀,讓水自然流下,重復23次。
(5)鋁熱反應由V2O5冶煉金屬釩的化學方程式為10Al+3V2O55Al2O3+6V。本小題答案為:10Al+3V255Al2O3+6V。
(6)該電池的負極為鋁,失電子發(fā)生氧化反應,電極反應式為Al-3e-=Al3+。電池的總反應為xAl+VO2=AlxVO2↓,則正極反應為總反應減去負極反應,正極電極反應式為VO2+xAl3++3xe-=AlxVO2。本小題答案為:VO2+xAl3++3xe-=AlxVO2。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】工業(yè)生產鈉和燒堿的原理如下:①電解熔融氯化鈉制鈉:2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑,②電解飽和食鹽水制燒堿:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,下列有關說法正確的是( 。
A.在反應①和②中,氯化鈉均既是氧化劑,又是還原劑
B.在反應①中氯氣是還原產物,在反應②中氫氣是還原產物
C.若標準狀況下生成等體積的氣體,則反應①和②中轉移電子總數相等
D.若消耗等質量的氯化鈉,則反應①和②中轉移電子總數相等
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】對廢水中氮、磷元素的去除已經逐漸引起科研人員的廣泛關注。采用兩級電解體系對廢水中硝態(tài)氮和磷進行降解實驗取得了良好的去除效果。裝置如圖所示,由平板電極(除氮時a極為催化電極,b極為鈦電極;除磷時a極為鐵,b極為鈦板)構成二維兩級電解反應器。下列說法錯誤的是
A. a電極上的電勢比b電極上的電勢高
B. 除氮時,b極的電極反應式為
C. 除磷的總反應可能為、
D. 鈦極產生的氣體能發(fā)生氣浮作用,使溶液中顆粒物漂浮至表而被去除
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】甲醇是最基本的有機化工原料之一。工業(yè)上可用二氧化碳和氫氣反應來生產甲醇。
(1)已知氣態(tài)甲醇的燃燒熱為a kJ/mol,2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) ΔH= -bkJ/mol;H2O(g)=H2O(l) ΔH= -ckJ/mol。 則CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH=_________。
(2)某溫度下,在2 L密閉容器中,充入2.4 mol CO2和4.4 mol H2,發(fā)生合成甲醇的反應,測得甲醇的物質的量隨時間的變化圖像如圖中的曲線I,則前4分鐘ν(CO2)=__________;若在1 min時,改變某一反應條件,曲線I變?yōu)榍II,則改變的條件為___________;該溫度下反應的化學平衡常數為___________。
(3)在另一溫度下發(fā)生合成甲醇的反應,如圖關閉K,向A容器中充入1 mol CO2和4 mol H2,向B容器中充入1.2 mol CO2和4.8 mol H2,兩容器分別發(fā)生上述反應。已知起始時容器A和B的體積均為a L,反應達到平衡時容器B的體積為0.9a L,維持其他條件不變,若打開K一段時間后重新達到平衡,容器B的體積為______L(不考慮溫度的變化,P為可自由滑動活塞,不考慮活塞的摩擦力)。
(4)一定條件下甲醇可進一步氧化轉化為甲酸。室溫下,將amol/L的甲酸與bmol/L的NaOH溶液等體積混合,體系中存在c(Na+)=c(HCOO-),試用含a和b的代數式表示甲酸的電離常數為_____________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】(1)工業(yè)上將氯氣通入石灰乳[Ca(OH)2]制取漂白粉,反應的化學方程式_____________漂白粉的有效成分是__________(填化學式)。
(2)實驗室制取氨氣的化學方程式:__________________________________
(3)1.2gRSO4中含0.01molR2+,則RSO4的摩爾質量是______________;
(4)實驗室制Fe(OH)2一般看不到白色的Fe(OH)2沉淀,原因___________________現(xiàn)象是:_________________________ 。反應的化學方程式:__________________________________
(5)碳酸鈉水解反應的離子方程式(第一步):_________________________ 。
(6)鉛蓄電池的負極反應式:_________________________ 。
(7)硫酸鋇的沉淀溶解平衡:__________________________________。
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【題目】桂皮酸是從肉桂皮中分離出的有機酸,廣泛應用于精細化工品的生產。桂皮酸的一條成路線如下,部分需要的試劑或條件略去:
已知:
(1)D中官能團名稱為___________________,反應IV的反應類型為______________________。
(2)寫出反應I的化學方程式__________________________________________
(3)寫出桂皮酸的結構簡式____________________________________________
(4)為檢驗D是否已經完全轉化為桂皮酸,所用試劑和實驗條件是_________________________。
(5)寫出同時滿足下列三個條件的C的同分異構體的結構簡式__________________
①屬于芳香族化合物 ②核磁共振氫譜為四組峰 ③能與 NaHCO3溶液反應產生氣體
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某研究性學習小組的同學對Zn.Cu、稀硫酸組成的原電池進行了探究,其中甲同學利用下圖I裝置進行探究,乙同學經過查閱資料后設計了圖II裝置進行探究(鹽橋內含有某種電解質的飽和溶液,起到連通電路的作用)。
(1)實驗表明,圖I中兩個電極上均有氣泡產生,鋅電極上有氣泡產生,說明反應中有一部分化學能轉化為______能;銅電極上有氣泡產生,說明反應中有一部分化學能轉化為____能。
(2)圖II中的X、Y是ZnSO4溶液及稀硫酸中的一種,實驗過程中只有正極上產生氣泡,則X是_________,正極上的電極反應式為__________。
(3)當圖I裝置的溶液質量增加63g時,生成的氫氣共有______L(標準狀況);當圖II中鋅電極質量減少65g時,電路中轉移的電子數為______NA。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】鎵是制作高性能半導體的重要原料。工業(yè)上常從鋅礦冶煉的廢渣中回收鎵。已知某鋅礦渣主要含Zn、Si、Pb、Fe、Ga的氧化物,利用該礦渣制鎵的工藝流程如下:
已知:①鎵在元素周期表中位于第四周期第ⅢA,化學性質與鋁相似。
②lg2=0.3,lg3=0.48。
③部分物質的Ksp如F表所示
物質 | ||||
Ksp |
(1)濾渣1的主要成分是_________(寫化學式)。
(2)加入H2O2的目的是(用離子方程式表示)___________。
(3)調pH的目的是______;室溫條件下,若浸出液中各陽離子的濃度均為0.01 mol/L,當溶液中某種離子濃度小于mol/L時即認為該離子已完全除去,則pH應調節(jié)的范圍為_______。
(4)操作D包括:__________過濾、洗滌、干燥。
(5)制備、精煉金屬Ga。
①電解法制備金屬鎵。用惰性電極電解溶液即可制得金屬鎵,寫出陰極電極反應式_________。
②電解法精煉金屬鎵(粗鎵含Zn、Fe、Cu等雜質,已知氧化性:
下列有關電解精煉金屬鎵的說法正確的是_______(填字母序號)。
A .電解精煉鎵時粗鎵與電源的正極相連
B. 電解精煉過程中,陽極質量的減少與陰極質量的增加相等
C. 電解后,Cu和Fe沉積在電解槽底部形成陽極泥
D. 若用甲烷燃料電池電解精煉金屬鎵,當陰極有56.0 g鎵析出時,電池負極最多消耗標準狀況下的6.72 L
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】常溫下,Ksp(CaSO4)=9×10-6,常溫下CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線見圖。下列說法正確的是( )
A.CaSO4在稀硫酸中的溶解性比在純水中的溶解性強
B.b點將有沉淀生成,平衡后溶液中c(SO42-)一定等于3×10-3 mol/L
C.d點溶液通過蒸發(fā)可以變到c點
D.a點對應的Ksp等于c點對應的Ksp
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