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钒及其化合物在工业上有许多用途。某钒精矿的主要成分及质量分数如下表: 物质 V2...

钒及其化合物在工业上有许多用途。某钒精矿的主要成分及质量分数如下表:

物质

V2O5

V2O3

K2O

SiO2

Fe2O3

Al2O3

质量分数%

0.81

1.70

2.11

63.91

5.86

12.51

 

一种从该钒精矿中提取五氧化二钒的流程如下:

回答下列问题:

(1)“酸浸、氧化时,V2O3转化为VO2+,反应的离子方程式为____________________________________;若用浓盐酸代替硫酸,V2O5转化为VO2+,同时生成有毒的黄绿色气体,反应的化学方程式为__________________

(2)萃取剂对四价钒具有高选择性,且萃取Fe3+而不萃取Fe2+,所以萃取前可用____________(填名称,下同)对浸出液进行还原处理。为检验还原后的滤液中是否含有Fe3+,可选用的化学试剂是____________________

(3)“溶剂萃取与反萃取可表示为:VO2+ + (HR2PO4)2(O)VO(R2PO4)2(O)+ 2H+。其中(HR2PO4)2(O)为萃取剂,为了提高VO2+的产率,反萃取剂应该呈 __________性(填”“)。

(4)“氧化中,欲使3molVO2+变为VO2+,则需要氧化剂NaClO3至少为____________mol

(5)单质钒可用于制造特种合金钢。以五氧化二钒和金属钙为原料在高温条件下可制备单质钒,表示制备过程的化学方程式为________________________________________

 

2V2O3+8H++O2=4VO2++4H2O V2O5+6HCl(浓)=2VOCl2+Cl2+3H2O 铁粉 硫氰酸钾溶液 酸 0.5 V2O5+5Ca2V+5CaO 【解析】 钒精矿经硫酸酸浸、氧气氧化得到滤液和废渣,滤液中主要阳离子有VO2+、VO2+、Fe3+、K+、Al3+,滤渣主要为SiO2;萃取剂对四价钒具有高选择性,且萃取Fe3+而不萃取Fe2+,所以萃取前可用铁粉将铁离子还原成亚铁离子,同时也将VO2+还原成VO2+,再经“溶剂萃取与反萃取”得到含VO2+的溶液,然后利用NaClO3将VO2+氧化成VO2+,加入氨水得到NH4VO3沉淀,煅烧得到五氧化二钒。 (1)“酸浸、氧化”时,V2O3转化为VO2+,该过程中氧气做氧化剂,V2O3为还原剂,结合电子守恒和元素守恒可得方程式为2V2O3+8H++O2=4VO2++4H2O;浓盐酸为还原性酸,V2O5转化为VO2+,同时将盐酸氧化成氯气,结合电子守恒和元素守恒可知方程为V2O5+6HCl(浓)=2VOCl2+Cl2+3H2O; (2)根据分析可知萃取前可用铁粉对浸出液进行“还原”处理;铁离子与硫氰酸钾溶液反应呈红色,可用硫氰酸钾溶液检验是否含有铁离子; (3)为了提高VO2+的产率需要平衡左移,则需要溶液中有大量氢离子,所以反萃取剂应呈酸性; (4)VO2+变为VO2+,化合价升高1价,则使3molVO2+变为VO2+需要转移3mol电子,氧化剂NaClO3被还原成Cl-,化合价降低6价,所以转移3mol电子需要0.5molNaClO3; (5)该过程中高温条件下钙还原五氧化二钒得到单质钒,方程式为V2O5+5Ca2V+5CaO。  
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考点分析:
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某实验小组对FeCl3分别与Na2SO3NaHSO3的反应进行探究。

(甲同学的实验)

装置

编号

试剂X

实验现象

I

Na2SO3溶液(pH≈9

闭合开关后灵敏电流计指针发生偏转

II

NaHSO3溶液(pH≈5

闭合开关后灵敏电流计指针未发生偏转

 

(1)怎样配制FeCl3溶液? ________________________________________________________

(2)甲同学探究实验I的电极产物。

取少量Na2SO3溶液电极附近的混合液,加入_________________________________,产生白色沉淀,证明产生了SO42-

该同学又设计实验探究另一电极的产物,其实验方案为_______________________________

(3)实验I中负极的电极反应式为______________________________________________________

乙同学进一步探究FeCl3溶液与NaHSO3溶液能否发生反应,设计、完成实验并记录如下:

装置

编号

反应时间

实验现象

III

0~1 min

产生红色沉淀,有刺激性气味气体逸出

1~30 min

沉淀迅速溶解形成红色溶液,随后溶液逐渐变为橙色,之后几乎无色

30 min

与空气接触部分的上层溶液又变为浅红色,随后逐渐变为浅橙色

 

(4)乙同学认为刺激性气味气体的产生原因有两种可能,用离子方程式表示②的可能原因。

Fe3+3HSO3-  Fe(OH)3 3SO2;②_____________________________________________

(5)查阅资料:溶液中Fe3+SO32-OH三种微粒会形成红色配合物并存在如下转化:

从反应速率和化学平衡两个角度解释1~30 min的实验现象:______________________________

(实验反思)

(6)分别对比IIIIIIIIFeCl3能否与Na2SO3NaHSO3发生氧化还原反应和______________________有关(写出两条)。

 

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法国一家公司研发出一种比锂电池成本更低、寿命更长、充电速度更快的钠离子电池,该电池的负极材料为Na2Co2TeO6(制备原料为Na2CO3Co3O4TeO2),电解液为NaClO4的碳酸丙烯酯溶液。回答下列问题:

(1)COCl三种元素电负性由大到小的顺序为________________________

(2)基态Na原子中,核外电子占据的原子轨道总数为______Te属于元素周期表中______区元素,其基态原子的价电子排布式为______________________

(3)CO32-的空间构型为___________________,碳酸丙烯酯的结构简式如图所示,

其中碳原子的杂化轨道类型为____________,1mol碳酸丙烯酯中σ键的数目为_________________

(4)NaO形成的离子化合物的晶胞结构如图所示,晶胞中O的配位数为____________,该晶胞的密度为ρg/cm3,阿伏加德罗常数的值为NA,则NaO之间的最短距离为____________cm(用含有ρNA的代数式表示)

 

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甲醛(HCHO)俗称蚁醛,是一种重要的化工原料。可通过以下方法将甲醇转化为甲醛。

脱氢法:CH3OH(g)=HCHO(g)H2(g) ΔH1=+92.09 kJ·mol1

氧化法:CH3OH(g)O2(g)=HCHO(g)H2O(g)ΔH2

回答下列问题:

(1)已知:2H2(g)O2(g)=2H2O(g)ΔH3=-483.64 kJ·mol1,则ΔH2_________________

(2)与脱氢法相比,氧化法在热力学上趋势较大,其原因为________________________________________

(3)1为甲醇制备甲醛反应的lg K(K为平衡常数)随温度(T)的变化曲线。曲线_____(“a”“b”)对应脱氢法,判断依据是_____________________________________

(4)将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品(结构简式如图2),该物质在医药等工业中有广泛用途。若原料完全反应生成乌洛托品,则甲醛与氨的物质的量之比为___________

(5)室内甲醛超标会危害人体健康,通过传感器可以监测空气中甲醛的含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图3所示,则a极的电极反应式为_________________________________________________,当电路中转移4×104 mol电子时,传感器内参加反应的HCHO________________mg

 

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用煤油作溶剂,二(2-乙基己基)磷酸酯作流动载体,H2SO4 作内相酸处理含铜废水。 在其他条件相同时,Cu2萃取率[萃取率=×100% ]与初始 Cu2浓度关系如图 1 所示;在其他条件相同时,处理前初始 Cu2浓度为 200 mg·L1Cu2萃取率与废水 pH 的关系如图 2 所示。下列说法错误的是

A.根据图 1 可知,废水中初始 Cu2浓度越大,Cu2的萃取效果越好

B.根据图 2 可知,废水初始 pH2 时,去除 Cu2的效果较好

C.根据图 1 可知,Cu2初始浓度为 200 mg·L1 时,Cu2的萃取率为 97.0

D.根据图 2 可知,若取 800 mL 初始 Cu2浓度为 200 mg·L1 的废水,在 pH1.5 时处理废水,则处理后的废水中剩余 Cu2的物质的量为 1.5×103mol(假设体积不变)

 

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25℃时,向0.10mol·L-1H2C2O4(二元弱酸)溶液中滴加NaOH溶液,溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是

A. 25℃H2C2O4的一级电离常数为Ka1=104.3

B. pH=2.7的溶液中:c(H2C2O4)=c(C2O42-)

C. pH=7的溶液中:c(Na+)>2c(C2O42-)

D. 滴加NaOH溶液的过程中始终存在:c(OH-)+2c(C2O42-)+c(HC2O4-)=c(Na+)+c(H+)

 

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