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钒是重要的化学催化剂,从废钒催化剂(主要成分V2O5、VOSO4、K2SO4、S...

钒是重要的化学催化剂,从废钒催化剂(主要成分V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2和Fe2O3等)中回收V2O5的一种生产工艺流程示意图如下,请回答下列问题:

(1)步骤①中废渣的主要成分是____________,K2SO3的作用是_________________________

(2)操作②中用到的主要玻璃仪器是____________________

(3)②、③的变化过程可简化为(下式R表示VO2+或Fe3+,HA表示有机萃取剂)。

R2(SO4)n (水层)+ 2nHA(有机层)2RAn(有机层) + nH2SO4  (水层)为提高②中萃取百分率,应采取的措施是____________________________________

(4)请完成④中的反应离子方程式:

_____ClO3- +     VO2+ +       H+ =      VO3+ +      +      

(5)25℃时,取样进行试验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表:

pH

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

2.1

钒沉淀率%

88.1

94.8

96.5

98.0

98.8

98.8

96.4

93.1

89.3

 

结合上表,在实际生产中,⑤中加入氨水,调节溶液的最佳pH值为____________。若矾沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)<___________。(已知:25℃时,Ksp Fe(OH)3=2.6×10-39)

(6)该工艺流程中,可以循环利用的物质有________________________

 

SiO2 作还原剂 分液漏斗,烧杯 加入碱中和硫酸使平衡正移、多次连续萃取 1ClO3- + 6VO2+ + 6H+ = 6VO3+ + 1 Cl- + 3H2O 1.7—1.8 c(Fe3+)<2.6×10-3mol·L-1 氨气 、 有机萃取剂 【解析】考查化学工艺流程,(1)反应①中加入硫酸,根据催化剂的成分,SiO2不与硫酸反应,因此废渣中成分是SiO2;V2O5中V的化合价为+5价,反应①的滤液,VO2+中V化合价为+4价,V的化合价降低,废钒中含有Fe2O3,与硫酸反应生成Fe3+,Fe3+具有强氧化性,因此Fe3+、V2O5与SO32-发生氧化还原反应,K2SO3的作用是做还原剂;(2)根据流程,反应②中操作方法是萃取,需要用到的玻璃仪器是分液漏斗和烧杯;(3)提高②中萃取百分率,要求平衡向正反应方向进行,应采取的措施是加入碱中和硫酸使平衡正移,多次萃取;(4)VO2+中V的化合价由+4价→+5价,化合价升高1价,ClO3-中Cl的化合价降低,化合价由+5价→-1价,化合价降低6价,最小公倍数为6,H+转化成H2O,因此离子方程式为: ClO3- + 6VO2+ + 6H+ = 6VO3+ + Cl- + 3H2O ;(5)根据钒的沉淀率和pH的关系,应该选择沉淀率最大的,即最佳pH为1.7-1.8,Fe(OH)3不沉淀,要求c(Fe3+)×c3(OH-)
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考点分析:
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氮及其化合物与人类各方面有着密切的联系。目前,消除氮氧化物污染有多种方法。

(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:

①CH4(g)+4NO2(g)= 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)    △H=-574kJ/mol

②CH4(g)+4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)     △H=-1160kJ/mol

③H2O(g)= H2O(l)                           △H=-44kJ/mol

写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g) 、CO2(g)和H2O ( l ) 的热化学方程式____________________。

(2)用活性炭还原法处理氮氧化物,有关反应为:

某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T0C)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:

  

①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是_______ ;(选填字母代号)

A.容器内CO2的浓度保持不变   B.容器内压强保持不变

C.单位时间内生成NA个N2,同时生成2NA个NO

D.混合气体的密度保持不变   E.混合气体的平均相对分子质量保持不变

②前20分钟,平均反应速率v(NO)=_________________

③在T0C时,该反应的平衡常数表达式为_______________________________

④在30 min,改变某一条件反应重新达到平衡,则改变的条件是______________________________

(3)科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为:

如图P是可自由平行滑动的活塞,关闭K,在相同温度时,向A容器中充入1mol NO(g)和2mol(g)CO,向B容器中充入1.2 mol NO(g)和2.4 mol(g) CO。已知起始时容器A和B的体积均为a L,反应到到平衡时容器B的体积为0.9 a L,容器B中NO的转化率为_____________

(4)亚硝酸(HNO2)是弱酸电离平衡常数 Ka=5.0×10 -4(298K), NH3.H2O的电离平衡常数为

K=2.0×10 -5常温下,用氨水吸收亚硝酸可得到NH4NO2,NH4NO2溶液显_____(填“酸性”“中性”或“碱性”);请计算NH4+ + NO2- + H2OHNO2 + NH3.H2O的平衡常数K =_________

 

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草酸(H2C2O4)在化工生产中有重要应用。为探究草酸的制取和草酸的性质,进行如下实验。实验Ⅰ:实验室用硝酸氧化淀粉水解液法制备草酸,装置如下图所示

①一定量的淀粉水解液加入三颈烧瓶中

②控制反应温度55-60℃,边搅拌边缓慢滴加一定量的混合酸(65%的HNO3与98%的H2SO4的质量比2︰1.25)

③充分反应,冷却,抽滤后再重结晶得到草酸晶体

④硝酸氧化淀粉水解液的反应为:C6H12O6+12HNO33H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O

(1)上图实验装置中仪器乙的名称为:______________________________

(2)常温下,0.1mol/L 10mL的草酸和0.1mol/L 10mL的氢氧化钠充分反应后溶液呈酸性,反应后溶液中各离子浓度大小关系为:____________________________

实验Ⅱ:探究草酸的不稳定性

甲组同学查阅资料得知:草酸晶体(H2C2O4·2H2O)100℃开始失水,100.5℃左右分解产生H2O、CO和CO2试用下图中提供的仪器和试剂,设计一个实验,证明草酸晶体分解得到的混合气体中含有H2O、CO和CO2(加热装置和导管等在图中略去,部分装置可以重复使用)。

请回答下列问题:

(3)仪器装置连接顺序为:C→_______→F→_______→_______→D→A→F。   

(4)若实验结束后测得A管质量减轻4.8g,则需分解草酸晶体的质量为__________g。

(5)乙组同学查阅资料发现:草酸酸性比碳酸强,在受热分解过程中有少量升华;草酸钙和草酸氢钙均是白色不溶物。通过进一步研究认为,草酸蒸汽与石灰水反应生成草酸钙白色沉淀,对实验有干扰,因此提出需要在检验CO2装置之前增加一个装有_________的洗气装置。(填写字母编号)。

A.水          B.氢氧化钠溶液       C.碳酸钠溶液     D.饱和碳酸氢钠溶液

实验Ⅲ:探究草酸与酸性高锰酸钾的反应

(6)学习小组的同学发现,当向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化的高锰酸钾溶液时,溶液褪色总是先慢后快。为探究其原因,同学们做了如下对比实验;

写出高锰酸钾在酸性条件下氧化草酸的离子反应方程式:__________________________________

由此你认为溶液褪色总是先慢后快的原因是___________________________________

 

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用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫,将所得的混合液进行电解循环再生,这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如下图所示,则下列有关说法中不正确的是(   

A.X为直流电源的负极,Y为直流电源的正极    

B.阳极区pH增大

C.图中的b>a                                 

D.该过程中的产品主要为H2SO4和H2

 

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下列叙述正确的是(   )

A. 已知I3I2+I,向盛有KI3溶液的试管中加入适量CCl4,振荡静置后CCl4层显紫红色,说明KI3在CCl4中的溶解度比在水中的大

B. 室温下向10mL pH =3的醋酸溶液中加水稀释后,溶液中减小

C. 室温时ka(HF)=3.6×10-4,ka(CH3COOH)=1.75×10-5,0.1 mol /L的NaF溶液与0.1 mol /L的CH3COOK溶液相比,一定有c(Na) -c(F)<c(K)-c(CH3COO)成立

D. 在25℃时,将0.01 mol/L的氨水与0.01 mol/L的盐酸混合,充分反应后溶液中若c(NH4)=c(Cl),则氨水所用的体积一定大于盐酸的体积。

 

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有关实验的叙述完全正确的是(   )

选项

实验操作

现象

结论

A

向盛有Na2CO3溶液的试管中滴加稀盐酸

试管中出现气泡

非金属性:Cl>C

B

向蔗糖溶液中滴加稀硫酸微热后,加入新制Cu(OH)2共热

未见砖红色沉淀生成

蔗糖未发生水解

C

向Mg(OH)2悬浊液中滴加FeCl3溶液

白色沉淀变成红褐色沉淀

Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Fe(OH)3]

D

向某钠盐溶液中滴加稀盐酸

产生能使石灰水变浑浊的气体

溶液中一定含有CO32-或HCO3-

 

 

A. A    B. B    C. C    D. D

 

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试题属性
  • 题型:简答题
  • 难度:中等

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