题目内容
【题目】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“酸”“碱”或“中”)。
(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________________________________________。
【答案】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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【题目】请按要求回答下列问题:
(1)氮的氧化物是大气污染物之一,用活性炭或一氧化碳还原氮氧化物,可防止空气污染。已知:2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-22lkJ/mol,
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5 kJ/mol,
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+181 kJ/mol,
则:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=__kJ/mol;
下列措施能够增大此反应中NO的转化率的是___(填字母序号)
a.增大容器的体积 b.降低温度 c.增大CO的浓度 d.增大NO的浓度
(2)向容积为2L的密闭容器中加入活性炭(足量)和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H=-574.5kJ/mol;NO和N2的物质的量变化如下表所示。
物质的量/mol | T1/℃ | T2/℃ | |||||
0 | 5 min | 10 min | 15 min | 20 min | 25 min | 30 min | |
NO | 2.0 | 1.20 | 0.70 | 0.70 | 0.50 | 0.40 | 0.40 |
N2 | 0 | 0.40 | 0.65 | 0.65 | 0.75 | 0.80 | 0.80 |
①0~5min内,以NO表示的该反应速率υ(NO)=__________,该条件下的平衡常数K=___________(保留2位小数)。
②第15min后,温度调整到T2,数据变化如上表所示,则T1___________T2(填“>”、“<”或“=”)。
(3)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl-,利用Ag+与CrO42-生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。当溶液中Cl-恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10-6mol·L-1)时,溶液中c(Ag+)为__mol·L-1,此时溶液中c(CrO42-)等于____mol·L-1。(已知Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,Ksp(AgCl)=2.0×10-10)。