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以AlCl3、工业V2O5(纯度为96%)为原料,低温提纯制备高纯V2O5,其主...

AlCl3、工业V2O5(纯度为96%)为原料,低温提纯制备高纯V2O5,其主要实验流程如下:

已知:①无水AlCl3升华温度约170℃,在空气中会吸水部分水解。

VOCl3(三氯氧钒)熔点约78 ℃,沸点约127 ℃,易水解生成V2O5

V2O5易溶于碱生成VO(偏钒酸盐),溶于强酸生成(氧基钒离子)。

(1)“氯化”产物为VOCl3Al2O3,装置如图所示。

向反应装置中不断通入氩气的目的是_________;反应温度采用160℃左右的原因是_________

(2)“沉钒”时控制温度为35 ℃、pH约为1VOCl3转化为(NH4)2V6O16(多钒酸铵),其离子方程式为_________

(3)“煅烧”时为避免生成的NH3将产物还原,需采取的措施是_________

(4)氨解沉钒时也可将VOCl3与氨水作用,生成NH4VO3(为避免反应过于剧烈,需先将一定量VOCl3溶解于水中配制成钒溶液)。沉钒率与钒溶液浓度、氨解温度的关系分别如图1、图2所示。

①钒溶液中会存在少量颗粒状沉淀,其可能成分为_________(填化学式)。

②为确定较适宜的沉钒条件,请结合图曲线,补充完整“探究氨水浓度对沉钒率的影响”的实验方案:_________,使用专用仪器测定并计算沉钒率。(实验中可供选择的试剂:50 g·L1的钒溶液、10 g·L1的钒溶液、25 %的优级纯氨水、高纯水)

 

排出装置中的水蒸气,以防V2O5水解 该温度下反应能发生,同时将生成的VOCl3及时蒸出分离,又避免AlCl3升华而混入杂质 6VOCl3 +2NH+10H2O=(NH4)2V6O16+18Cl-+20H+ 在空气中进行,并不断搅拌 V2O5 取数份等体积、50 g·L-1的钒溶液,分别加入不同体积25 %的优级纯氨水,再加入高纯水使各组溶液总体积相等,水浴加热控制反应温度均为35 ℃(或35-55℃之间任一温度),充分反应相同的时间(或1-2 h) 【解析】 “氯化”:AlCl3、V2O5反应得到VOCl3和Al2O3;“氨解沉钒”:VOCl3、Al2O3、NH4Cl、HCl反应得到(NH4)2V6O16、AlCl3,过滤后AlCl3随滤液除去,得(NH4)2V6O16;“煅烧”(NH4)2V6O16得NH3和V2O5,据此分析解答。 (1)VOCl3易水解生成V2O5,通入氩气排出装置中的水蒸气,以防V2O5水解,无水AlCl3升华温度约170℃,VOCl3沸点约127 ℃,控制在160℃是因为该温度下反应能发生,且生成的VOCl3能及时蒸出,同时还防止AlCl3升华而成为杂质,故答案为:排出装置中的水蒸气,以防V2O5水解;该温度下反应能发生,同时将生成的VOCl3及时蒸出分离,又避免AlCl3升华而混入杂质; (2)pH约为1,为酸性,结合电荷守恒、原子守恒可得VOCl3转化为(NH4)2V6O16的离子方程式为:6VOCl3 +2NH+10H2O=(NH4)2V6O16+18Cl-+20H+,故答案为:6VOCl3 +2NH+10H2O=(NH4)2V6O16+18Cl-+20H+; (3)空气中有氧化剂O2,“煅烧”时为避免生成的NH3将产物V2O5还原,可使“煅烧”在空气中进行,并不断搅拌,故答案为:在空气中进行,并不断搅拌; (4)①VOCl3易水解生成V2O5,所以配制钒溶液时会有V2O5颗粒状沉淀生成,故答案为:V2O5; ②“探究氨水浓度对沉钒率的影响”,则可做多组氨水浓度不同、钒溶液浓度相同、温度相同的对比实验,由图2可知,钒溶液浓度太低沉钒率太低,可能导致误差大,所以钒溶液选用浓度为50 g·L-1,可用纯水控制溶液总体积相同。由图3可知,温度高于55℃,沉钒率下降,可能原因是温度高于55℃,氨水分解过多,故应控制温度在55℃以下。具体操作为:取数份等体积、50 g·L-1的钒溶液,分别加入不同体积25 %的优级纯氨水,再加入高纯水使各组溶液总体积相等,水浴加热控制反应温度均为35 ℃(或35-55℃之间任一温度),充分反应相同的时间(或1-2 h),使用专用仪器测定并计算沉钒率,故答案为:取数份等体积、50 g·L-1的钒溶液,分别加入不同体积25 %的优级纯氨水,再加入高纯水使各组溶液总体积相等,水浴加热控制反应温度均为35 ℃(或35-55℃之间任一温度),充分反应相同的时间(或1-2 h)。  
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在碱性条件下使用鸟粪石[Mgx(NH4)y(PO4)z·nH2O]处理氨氮废水具有加热时间短,氨逸出彻底等优点。反应原理如下:

yNa++yOH+Mgx(NH4)y(PO4)z·nH2OMgx(Na)y(PO4)z+yNH3+(n+y)H2O

Mgx(Na)y(PO4)z+y+nH2OyNa++Mgx(NH4)y(PO4)z·nH2O↓

(1)上述氨氮废水处理过程中鸟粪石所起的作用是__________

(2)其它条件不变,若鸟粪石化学式中的z保持不变,x越大,处理相同量的氨氮废水所需的时间就_________(填:“越长”“越短”“不变”)。

(3)为测定鸟粪石的组成,进行下列实验:

①取鸟粪石2.45 g与足量的NaOH溶液混合,加热,收集到标准状况下的气体224mL

②另取鸟粪石2.45 g溶于稍过量盐酸,用蒸馏水配成100.00 mL溶液A

③取25.00 mL溶液A,调节pH10,用浓度为0.1000 mol·L1EDTA标准溶液滴定Mg2+,滴定至终点,消耗EDTA标准溶液25 mL(已知Mg2+EDTA反应的化学计量比11);

④取25.00 mL溶液A,加入0.005molBiCl3,调节溶液pH生成Mg3(PO4)2BiPO4沉淀,过滤,滤液中的Bi3+EDTA标准溶液滴定为mol。通过计算确定鸟粪石的化学式_____________(写出计算过程)。

 

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化合物F是合成一种增强记忆力药物的重要中间体,其合成路线如下:

(1)E中的含氧官能团名称为__________。(写一种)

(2)A→B的反应类型为__________

(3)写出同时满足下列条件的B的一种同分异构体的结构简式:__________

①为α-氨基酸;②苯环上有4个取代基;③有6种不同化学环境的氢。

(4)C转为D生成的另一种产物的结构简式为__________

(5)已知:R—BrR—CN,请写出以苯甲醇()和为原料制备有机物X(结构如图)的合成路线流程图__________________(无机试剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)

 

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草酸钴是制作氧化钴和金属钴的原料。一种利用含钴废料(主要成分为Co2O3,含少量NiFeAl2O3CaO、炭及有机物等)制取CoC2O4的工艺流程如下:

己知:①草酸钴晶体难溶于水

RH为有机物,可用RH、有机溶剂萃取出溶液中的Ni2+

③几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的PH如表所示:

 

Fe3+

Co2+

开始沉淀时

1.9

7.1

沉淀完全时

3.7

9.1

 

 

(1)“焙烧”的目的_______   

(2)“碱浸”过程中Al2O3发生反应的化学方程式为_______

(3) 经硫酸酸化后,“钴浸出”过程中Co3+转化为Co2的离子方程式为_______

(4)“浸出液B”中加入CoO并调节pH值至3.7~7.1的目的为_______

(5) 加入NaF溶液可将钙离子转化为沉淀并过滤除去,若所得滤液中c(F)=1.0×102mol·L−1,则滤液中c(Ca2)_______mol·L−1[已知Ksp(CaF2)=1.05×1010]

(6) 萃取后水层中含有大量的Co2+,将水层与酸性KMnO4溶液充分混合生成Co3+Mn2+,理论上完全反应消耗的n(Co2+)n(MnO4)=_______

 

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在一定条件下,CO可以去除烟气中的SO2,其反应原理为2CO(g)SO2(g) 2CO2(g)S(l)。以疏松多孔的γ­Al2O3作为催化剂(其他条件相同),反应相同的时间,SO2的去除率随反应温度的变化如图所示(图中虚线表示相同条件下SO2的平衡去除率随温度的变化)。下列说法正确的是

A.该反应的ΔH>0

B.180℃,SO2去除率较高的主要原因是SO2γ­Al2O3吸附

C.500℃时,其他条件不变,采用高效的催化剂可以提高SO2去除率

D.X点恒容下再通入COCO20.1 mol,达到平衡前v()v()

 

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常温下,Ka1 (H2SO3)=1.5×10-2Ka2=1.0×10-7Kb (NH3·H2O) =1.76×10-5,设H2SO3溶液中c()=c()+c()+c(H2SO3)。室温下将氨气通入25.00 mL 0.1000 mol·L−1H2SO3溶液中(忽略溶液体积变化),下列说法正确的是

A.溶液中始终存在:c()+c(H+ )=c()+c()+c(OH)

B.NH4HSO3溶液中:c()c()c(NH3·H2O)c(H2SO3)

C.pH=7的溶液:c()=2c()+c()

D.c()=2c()的溶液中:c(NH3·H2O)+c(OH)=c(H+ )+c()+2c(H2SO3)

 

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