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钒“现代工业的味精”,是发展现代工业、现代国防和现代科学技术不可缺少的重要材料,...

钒“现代工业的味精”,是发展现代工业、现代国防和现代科学技术不可缺少的重要材料,其氧化物二氧化钒(VO2)是一种新型热敏材料,五氧化二钒(V2O5)是接触法生成硫酸的催化剂.下列某化学小组从废钒催化剂(V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3等)中回收V2O5并且利用回收的V2O5制备VO2的氧钒() 碱式碳酸铵晶体

已知:①酸浸V2O5转化为VO2+,V2O4转成VO2+

②有机萃取剂萃取VO2+的能力比萃取VO2+要强。

回答下列问题:

(1)写出“废渣1”的主要成分的用途________(填两条)

(2)“萃取”之前加入H2C2O4的主要目的_____________________

(3)“氧化”过程中发生的离子方程式___________________________

(4)该工艺中加入氯化铵“沉钒”是回收钒的关键之一,加入氯化铵、氨水之后的操作是____________,该流程用到了过滤操作,过滤和萃取分液都需用到的一种玻璃仪器是__________

(5)工艺中生成VOC12的同时生成一种无色无污染的气体,该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为___________;也可只用浓盐酸与V2O5来制备VOC12 溶液,该方法的化学方程式是________________

 

制作石英玻璃、光导纤维、光学仪器、工艺品、耐火材料等 将VO2+还原为VO2+,利于后期萃取 3H2O+6VO2++ClO3- = Cl-+6VO2++6H+ 蒸发至23℃(20-25℃均可)结晶,趁热过滤 烧杯 1:4 6HCl(浓)+V2O5 = 2VOC12 +Cl2↑+3H2O 【解析】 根据工艺流程图分析,废钒催化剂在H2SO4酸浸下,V2O5转化为VO2+,V2O4转成VO2+,Fe2O3、Al2O3转化为Fe3+和Al3+,废渣1为SiO2,萃取前加入H2C2O4,将VO2+还原为VO2+,再用KClO3氧化,将VO2+还原为VO2+, 反应方程式为3H2O+6VO2++ClO3- === Cl-+6VO2++6H+,通过加入NH4Cl和氨水沉钒,煅烧得到V2O5,再加入6mol/L的盐酸和N2H4·2HCl与V2O5反应得到VOCl2,反应方程式为:6HCl+V2O5+N2H4·2HCl=== 4VOC12 +N2↑+6H2O,VOCl2与NH4HCO3反应得到氧钒(Ⅳ) 碱式碳酸铵晶体,据此结合题中信息逐题解答问题。 (1)根据上述分析,废渣1主要成分为SiO2,其用途有制作石英玻璃、光导纤维、光学仪器、工艺品、耐火材料等,故答案为:制作石英玻璃、光导纤维、光学仪器、工艺品、耐火材料等; (2) 萃取前加入H2C2O4,目的是将VO2+还原为VO2+,加强萃取效果,故答案为:将VO2+还原为VO2+; (3) 加入KClO3氧化,将VO2+氧化为VO2+, 反应方程式为3H2O+6VO2++ClO3- === Cl-+6VO2++6H+,故答案为:3H2O+6VO2++ClO3- === Cl-+6VO2++6H+; (4) 加入氯化铵、氨水之后得到NH4VO5,由③可知20~25℃时K2SO4溶解度最大,便于除去,故得到NH4VO5晶体的操作为蒸发至23℃(20-25℃均可)结晶,趁热过滤,过滤和萃取分液都需要用到的玻璃仪器为烧杯,故答案为:蒸发至23℃(20-25℃均可)结晶,趁热过滤;烧杯; (5) N2H4·2HCl与V2O5反应得到VOCl2,反应方程式为:6HCl+V2O5+N2H4·2HCl=== 4VOC12 +N2↑+6H2O,氧化产物为N2,还原产物为VOC12,物质的量之比为化学计量数之比,则氧化产物与还原产物的物质的量之比为1:4,只用浓盐酸与V2O5来制备VOC12 溶液时,反应方程式为:6HCl(浓)+V2O5 = 2VOC12 +Cl2↑+3H2O,故答案为:1:4;6HCl(浓)+V2O5 = 2VOC12 +Cl2↑+3H2O。  
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考点分析:
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亚硝酰氯(NOCl)是一种红褐色液体或黄色气体,其熔点−64.5℃,沸点−5.5℃,遇水易水解。它是有机合成中的重要试剂,可由NOCl2在常温常压下合成,相关实验装置如图所示。

(1)NOCl分子中各原子均满足8电子稳定结构,则NOCl的电子式为____

(2)选用X装置制备NOY装置制备氯气。检验X装置气密性的具体操作:

_______________________

(3)制备亚硝酰氯时,检验装置气密性后装入药品,

①实验开始,需先打开_____________ ,当____________时,再 打开__________________Z中有一定量液体生成时,停止实验。

②装置Z中发生的反应方程式为___________________

(4)若不用A装置对实验有何影响_______________(用化学方程式表示)

(5)通过以下实验测定NOCl样品的纯度。取Z中所得液体100g 溶于适量的NaOH 溶液中,配制成250 mL 溶液;取出25.00 mL样品溶于锥形瓶中,以K2CrO4溶液为指示剂,用c mol•L-1 AgNO3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液的体积为20.00mL。滴定终点的现象是__________,亚硝酰氯(NOCl)的质量分数为_________(已知:Ag2CrO4为砖红色固体;Ksp(AgCl)1.56×10-10Ksp(Ag2CrO4)1.0×10-12Ksp(AgNO2)5.86×10-4)

 

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FeCoNi均为第Ⅷ族元素,它们的化合物在生产生活中有着广泛的应用。

(1)基态Ni原子价电子中成对电子数与未成对电子数之比为_______.

(2)已知FeF3 具有较高的熔点(熔点高于1000℃),FeBr3 的式量大于FeF3,但其熔点只有200℃,原因是_____________________________________________________________________

(3)Co3+的一种配离子[Co(N3)(NH3)5]2+1mol该配离子中所含σ键的数目为____,与N3-互为等电子体的一种分子为:_______N3-离子杂化类型为________

(4)金属FeMgH形成的化合物是目前人类已发现的体积储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示,其中黑球代表Fe,深灰色小球代表Mg,浅灰色小球代表H,其中浅灰色小球除在棱上、面上以外,在晶胞内部还有6个。试写出该化合物的化学式:__________________

(5)NiO的晶体结构如图所示,其中离子坐标参数A(000)B(110),则C离子坐标参数为_______________。一定温度下,NiO晶体可以自发地分散并形成单分子层,可以认为O2-作密置单层排列,Ni2+填充其中(如图),已知O2-的半径为apm,每平方米面积上分散的该晶体的质量为__________g(用含aNA的代数式表示)。

 

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氮、碳氧化物的排放会对环境造成污染。多年来化学工作者对氮、碳的氧化物做了广泛深入的研究并取得一些重要成果。

I.已知2NOg+O2g2NO2g)的反应历程分两步:

第一步:2NOgN2O2g (快)H1<0

v1=k1c2NO v1=k1cN2O2

第二步:N2O2g+O2g2NO2g (慢)H2< 0

v2=k2cN2O2cO2);v2=k2c2NO2

①在两步的反应中,哪一步反应的活化能更大___(填“第一步”或“第二步”)。

②一定温度下,反应2NOg+O2g2NO2g)达到平衡状态,请写出用k1k1k2k2表示的平衡常数表达式K=____________

II(1)利用CO2CH4重整不仅可以获得合成气(主要成分为COH2),还可减少温室气体的排放。已知重整过程中部分反应的热化方程式为:

CH4g=Cs+2H2g    ΔH10

CO2g+H2g=COg+H2Og    ΔH20

COg+H2g=Cs+H2Og    ΔH30

则反应CH4g+CO2g=2COg+2H2g)的ΔH=______________________(用含 ΔH1 ΔH2 ΔH3的代数式表示)若固定nCO2=nCH4),改变反应温度,CO2CH4的平衡转化率见图甲。

同温度下CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率,原因是_________

(2)在密闭容器中通入物质的量均为0.1molCH4CO2,在一定条件下发生反应CO2g + CH4g 2COg + 2H2g),CH4的平衡转化率与温度及压强(单位Pa)的关系如图乙所示。y点:v(正)_____v(逆)(填 “大于”“小于”或“等于”)。已知气体分压(p =气体总压(p × 气体的物质的量分数。用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp,求x 点对应温度下反应的平衡常数Kp=__________________

III.根据2CrO42+2H+ Cr2O72+H2O设计如图丙装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7,图丙中左侧电极连接电源的_________极,电解制备过程的总反应化学方程式为_________。测定阳极液中NaCr的含量,若NaCr的物质的量之比为ab,则此时Na2CrO4的转化率为_________。若选择用熔融K2CO3作介质的甲烷(CH4)燃料电池充当电源,则负极反应式为________________

 

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某研究小组以AgZSM为催化剂,在容积为1 L的容器中,相同时间下测得0.1 mol NO转化为N2的转化率随温度变化如图所示[CO时反应为2NO(g)N2(g)O2(g);有CO时反应为2CO(g)2NO(g)2CO2(g)N2(g)]。下列说法正确的是 (  )

A.反应2NON2O2ΔH0

B.达平衡后,其他条件不变,使n(CO)/n(NO)1CO转化率下降

C.X点可以通过更换高效催化剂提高NO转化率

D.Y点再通入CON20.01 mol,此时v(CO,正)v(CO,逆)

 

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室温下,1 L0.1 mol HA0.1 mol NaA的溶液a及加入一定量强酸或强碱后溶液的pH如下表(加入前后溶液体积不变):

 

溶液a

通入0.01 mol HCl

加入0.01 mol NaOH

pH

4.76

4.67

4.85

 

 

像溶液a这样,加入少量强酸或强碱后pH变化不大的溶液称为缓冲溶液。

下列说法正确的是

A.溶液a 0.1 mol·L−1 HA溶液中H2O的电离程度前者小于后者

B.向溶液a中通入0.1 mol HCl时,A结合H+生成 HApH变化不大

C.该温度下HAKa=10-4.76

D.0.1 mol·L−1 Na2HPO4 0.1 mol·L−1 NaH2PO4的混合溶液也可做缓冲溶液

 

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