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菁優(yōu)網(wǎng)為回收利用廢釩催化劑(含有V2O5、VOSO4及不溶性殘渣),科研人員研制了一種回收V2O5的新工藝,主要流程如圖。
菁優(yōu)網(wǎng)
已知:i.部分含釩物質常溫下在水中的溶解性如下表所示:
物質 VOSO4 V2O5 NH4VO3 (VO22SO4
溶解性 可溶 難溶 難溶 易溶
ii.
VO
+
2
+2OH-?
VO
-
3
+H2O。
回答下列問題:
(1)用水浸泡廢釩催化劑,為了提高單位時間內廢釩的浸出率,可以采取的措施為
粉碎廢釩
粉碎廢釩
、
粉碎廢釩、攪拌或適當升溫
粉碎廢釩、攪拌或適當升溫
(寫兩條)。
(2)濾液1和濾液2中含釩的主要物質成分相同。在濾渣1中加入Na2SO3和過量H2SO4溶液發(fā)生反應的化學方程式為
V2O5+Na2SO3+2H2SO4=2VOSO4+Na2SO4+2H2O
V2O5+Na2SO3+2H2SO4=2VOSO4+Na2SO4+2H2O
。
(3)生成
VO
+
2
的反應中消耗1molKClO3時轉移6mol電子,該反應的離子方程式為
6VO2++
C
l
O
-
3
+3H2O═6
VO
+
2
+Cl-+6H+
6VO2++
C
l
O
-
3
+3H2O═6
VO
+
2
+Cl-+6H+
。
(4)結合化學用語,用平衡移動原理解釋加入氨水的作用為
作用1:溶液中存在平衡:
VO
+
2
+2OH?
VO
-
3
+H2O,加入氨水,使OH-濃度增大,該平衡正移,從而使
VO
+
2
盡可能都轉化為
VO
-
3
;作用2:溶液中存在平衡:NH4VO3(s)?
NH
+
4
(aq)+
VO
-
3
(aq),加入氨水,使
NH
+
4
濃度增大,該平衡逆移,從而使NH4VO3盡可能沉淀析出
作用1:溶液中存在平衡:
VO
+
2
+2OH?
VO
-
3
+H2O,加入氨水,使OH-濃度增大,該平衡正移,從而使
VO
+
2
盡可能都轉化為
VO
-
3
;作用2:溶液中存在平衡:NH4VO3(s)?
NH
+
4
(aq)+
VO
-
3
(aq),加入氨水,使
NH
+
4
濃度增大,該平衡逆移,從而使NH4VO3盡可能沉淀析出

(5)最后釩以NH4VO3的形式沉淀出來。以沉釩率(NH4VO3沉淀中V的質量和廢催化劑中V的質量之比)表示該步反應釩的回收率。請解釋如圖溫度超過80℃以后,沉釩率下降的可能原因是
原因1:溫度升高,NH4VO3溶解度增大,沉釩率下降;原因2:溫度升高,氨水受熱分解逸出溶液,使
NH
+
4
濃度下降,沉釩率下降;原因3:溫度升高,氨水受熱分解逸出溶液,使OH-濃度下降,
VO
+
2
+2OH-?
VO
-
3
+H2O,該平衡逆移,導致
VO
-
3
濃度下降,沉釩率下降;原因4:平衡
VO
+
2
+2OH-?
VO
-
3
+H2O,正反應可能是放熱反應,溫度升高,該平衡逆移,導致
VO
-
3
濃度下降,沉釩率下降
原因1:溫度升高,NH4VO3溶解度增大,沉釩率下降;原因2:溫度升高,氨水受熱分解逸出溶液,使
NH
+
4
濃度下降,沉釩率下降;原因3:溫度升高,氨水受熱分解逸出溶液,使OH-濃度下降,
VO
+
2
+2OH-?
VO
-
3
+H2O,該平衡逆移,導致
VO
-
3
濃度下降,沉釩率下降;原因4:平衡
VO
+
2
+2OH-?
VO
-
3
+H2O,正反應可能是放熱反應,溫度升高,該平衡逆移,導致
VO
-
3
濃度下降,沉釩率下降
(寫兩條)。

(6)測定產品中V2O5的純度稱取ag產品,先用硫酸溶解,得到(VO22SO4溶液,再加入b1mLc1mol?L-1H2C2O4溶液(2
VO
+
2
+H2C2O4+2H+═2VO2++2CO2↑+2H2O),最后用c2mol?L-1KMnO4溶液滴定過量的H2C2O4至終點,消耗KMnO4溶液的體積為b2mL。已知
M
n
O
-
4
被還原為Mn2+,假設雜質不參與反應。則產品中V2O5(摩爾質量:182g?mol-1)的質量分數(shù)是
182
b
1
c
1
-
2
.
5
b
2
c
2
1000
a
×100%
182
b
1
c
1
-
2
.
5
b
2
c
2
1000
a
×100%
(列出計算式)。

【答案】粉碎廢釩;粉碎廢釩、攪拌或適當升溫;V2O5+Na2SO3+2H2SO4=2VOSO4+Na2SO4+2H2O;6VO2++
C
l
O
-
3
+3H2O═6
VO
+
2
+Cl-+6H+;作用1:溶液中存在平衡:
VO
+
2
+2OH?
VO
-
3
+H2O,加入氨水,使OH-濃度增大,該平衡正移,從而使
VO
+
2
盡可能都轉化為
VO
-
3
;作用2:溶液中存在平衡:NH4VO3(s)?
NH
+
4
(aq)+
VO
-
3
(aq),加入氨水,使
NH
+
4
濃度增大,該平衡逆移,從而使NH4VO3盡可能沉淀析出;原因1:溫度升高,NH4VO3溶解度增大,沉釩率下降;原因2:溫度升高,氨水受熱分解逸出溶液,使
NH
+
4
濃度下降,沉釩率下降;原因3:溫度升高,氨水受熱分解逸出溶液,使OH-濃度下降,
VO
+
2
+2OH-?
VO
-
3
+H2O,該平衡逆移,導致
VO
-
3
濃度下降,沉釩率下降;原因4:平衡
VO
+
2
+2OH-?
VO
-
3
+H2O,正反應可能是放熱反應,溫度升高,該平衡逆移,導致
VO
-
3
濃度下降,沉釩率下降;
182
b
1
c
1
-
2
.
5
b
2
c
2
1000
a
×100%
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:98引用:2難度:0.3
相似題
  • 1.為了保護環(huán)境,充分利用資源,某研究小組通過如下簡化流程,將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(Fe主要以Fe2O3存在)轉變成重要的化工原料FeSO4(反應條件略)。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應為:FeS2+7Fe2(SO43+8H2O=15FeSO4+8H2SO4,不考慮其它反應,請回答下列問題:
    (1)第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應的離子方程式是
     

    (2)檢驗第Ⅱ步中Fe3+是否完全被還原,應選擇
     
    (填字母編號)。
    A.KMnO4溶液   B.KCl溶液   C.KSCN 溶液
    (3)第Ⅲ步加FeCO3調溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH到5.2,此時Fe2+不沉淀,濾液中鋁、硅雜質被除盡,通入空氣引起溶液pH降低的原因是
     
    。
    (4)FeSO4可轉化為FeCO3,F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應可制得鐵系氧化物材料。
    已知25℃,101kPa時:
    4Fe(s)+3O2(g)═2Fe2O3(s)△H=-1648kJ/mol
    C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393kJ/mol
    2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)═2FeCO3(s)△H=-1480kJ/mol
    FeCO3在空氣中加熱反應生成Fe2O3的熱化學方程式是
     
    。
    (5)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料,該材料可用于制造高容量鋰電池,電池放電時的總反應為4Li+FeS2=Fe+2Li2S,正極反應式是
     

    (6)假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3,其含量為50%,將a kg質量分數(shù)為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取,鐵的浸取率為96%,其它雜質浸出消耗的硫酸以及調pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計,按上述流程,第Ⅲ步應加入FeCO3
     
    kg。

    發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:495引用:3難度:0.3
  • 2.為了保護環(huán)境,充分利用資源,某研究小組通過如下簡化流程,將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(鐵主要以Fe2O3存在)轉變成重要的化工原料FeSO4(反應條件略)。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應為FeS2+7Fe2(SO43+8H2O═15FeSO4+8H2SO4,不考慮其他反應,請回答下列問題:
    (1)第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應的離子方程式是
     
    。
    (2)檢驗第Ⅱ步中Fe3+是否完全還原,應選擇
     
    (填字母編號)。
    A.KMnO4溶液B.K3[Fe(CN)6]溶液C.KSCN溶液
    (3)第Ⅲ步加FeCO3調溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH降到5.2,此時Fe2+不沉淀,濾液中鋁、硅雜質被除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是
     
    。
    (4)FeSO4可轉化為FeCO3,F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應可制得鐵系氧化物材料,已知25℃,101kPa時:
    4Fe(s)+3O2(g)═2Fe2O3(s)△H=-1 648kJ?mol-1
    C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393kJ?mol-1
    2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)═2FeCO3(s)△H=-1 480kJ?mol-1FeCO3在空氣中加熱反應生成Fe2O3的熱化學方程式是
     

    (5)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池,電池放電時的總反應為4Li+FeS2═Fe+2Li2S,正極反應式是
     
    。
    (6)假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3,其含量為50%.將akg質量分數(shù)為b%的硫酸加入ckg燒渣中浸取,鐵的浸取率為96%,其他雜質浸出消耗的硫酸以及調pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計。按上述流程,第Ⅲ步應加入FeCO3
     
    kg.(不需計算,寫出表達式即可)

    發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:28引用:2難度:0.5
  • 3.四氧化三錳用于電子工業(yè)生產軟磁鐵氧體,用作電子計算機中存儲信息的磁芯。以工業(yè)硫酸錳為原料(含有少量CaO、MgO、Ca(OH)2等物質)制備Mn3O4的工藝流程如圖:
    菁優(yōu)網(wǎng)
    已知:①氧化時鼓入空氣使溶液的電位迅速上升;
    ②四氧化三錳中錳的化合價與四氧化三鐵中鐵的化合價類似。
    回答下列問題:
    (1)為提高“溶解”效率,可采取的措施有
     
    。
    (2)濾渣的主要成分是
     

    (3)氧化時,生成Mn3O4的離子方程式為
     
    產生氨氣以回收利用。
    (4)向母液可加入
     
    。
    A.CaO
    B.稀氫氧化鈉溶液
    C.氫氧化鈣固體
    D.(NH42CO3
    (5)通過對上述“氧化”工藝進行數(shù)據(jù)收集及資料分析可知溶液電位與pH等關系如圖所示
    菁優(yōu)網(wǎng)
    氧化時N2H4?H2O的作用是
     
    。
    (6)四氧化三錳的其他制法:
    ①熱還原法:
    在甲烷氣體存在下,將Mn2O3還原成Mn3O4的化學方程式為
     
    。
    ②電解法:
    利用電解原理,制備四氧化三錳裝置如圖所示。(電極材料均為惰性電極,<代表電子流向)
    菁優(yōu)網(wǎng)
    電源正極為
     
     (填“a”或“b”),陽極的電極反應式為
     
    。

    發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:14引用:1難度:0.6
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