题目内容

【题目】工业上以钒钛磁铁矿为原料,在炼铁的同时还可以制备钒的最高价氧化物V2O5,其主要流程如下:

已知:①VO3-+2H+VO2++H2O

NH4VO3微溶于冷水,易溶于热水,不溶于乙醇

1)高炉炼铁应用的冶炼方法是____(填标号)

A.热分解法 B.热还原法 C.电解法

2)钒渣中的V2O3在焙烧时转化为Ca(VO3)2,写出该反应的化学方程式__

3Ca(VO3)2难溶于水但能溶于稀硫酸,试用平衡移动原理分析其原因_,浸出液中含钒物质的化学式为___

4)沉钒过程有气体生成,其反应的离子方程式为__

5)过滤后用乙醇代替水来洗涤沉淀的原因是__

6)煅烧NH4VO3时,固体质量随温度变化的曲线如图所示。加热到200℃时,得到的固体物质化学式为__300350℃放出的气态物质化学式为__

【答案】B V2O3+O2+CaCO3Ca(VO3)2+CO2 加入硫酸使VO3-+2H+VO2++H2Oc(VO3-)降低,Ca(VO3)2溶解平衡Ca(VO3)2(s)Ca2+(aq)+VO3-(aq)正向移动,Ca(VO3)2溶解 (VO2)2SO4 NH4++2HCO3-+VO2+=NH4VO3↓+2CO2↑+H2O NH4VO3不溶于乙醇,减少损失 HVO3 H2O

【解析】

1)从高炉炼铁的反应解答;

2)钒渣中的V2O3在焙烧时转化为Ca(VO3)2,可看到钒元素化合价升高了,找氧化剂并用氧化还原反应原理来书写该反应的化学方程式;

3Ca(VO3)2难溶于水但能溶于稀硫酸,试用平衡移动原理分析;找到浸出液中含钒的微粒,即可写出物质的化学式;

4)分析浸出液中含钒微粒与碳酸氢铵之间的反应,结合沉钒过程有气体生成来书写其反应的离子方程式;

5)比较乙醇、水分别作洗涤剂洗涤沉淀优劣,就可找出原因;

6)由图示数据等信息、结合物质的性质计算求解;

1)高炉炼铁的主要原理是Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,因此应用的冶炼方法是热还原法;答案为:B

2)钒渣中的V2O3在焙烧时转化为Ca(VO3)2,可看到钒元素化合价升高了,但是焙烧时加入CaCO3并不是氧化剂,真正的氧化剂是氧气,故该反应的化学方程式为V2O3+O2+CaCO3Ca(VO3)2+CO2;答案为:V2O3+O2+CaCO3Ca(VO3)2+CO2

3Ca(VO3)2难溶于水,则存在溶解平衡:,又有信息知,故可推知Ca(VO3)2难溶于水但能溶于稀硫酸,氢离子浓度增大,向右移动,浓度减小,向右移动;

答案为:加入硫酸,c(VO3-)降低,Ca(VO3)2溶解平衡Ca(VO3)2(s)Ca2+(aq)+VO3-(aq)正向移动,Ca(VO3)2溶解;上述平衡移动的结果,浸出液中含钒粒子主要为,则含钒物质的化学式为(VO2)2SO4;答案为:(VO2)2SO4

4)浸出液中含钒粒子主要为,加入碳酸氢铵通过反应沉钒,沉钒过程有气体生成,气体只能是CO2,沉钒结果得到NH4VO3;可以看到加入碳酸氢铵,碳酸氢根消耗氢离子使平衡向左移动,浓度减小,以及与铵根离子产生沉淀可使反应持续进行,故沉钒过程的离子方程式为NH4++2HCO3-+VO2+=NH4VO3↓+2CO2↑+H2O;答案为:NH4++2HCO3-+VO2+=NH4VO3↓+2CO2↑+H2O

5)题给信息②NH4VO3微溶于冷水,易溶于热水,不溶于乙醇,因此过滤后用乙醇代替水来洗涤沉淀的原因是NH4VO3不溶于乙醇,减少损失;答案为:NH4VO3不溶于乙醇,减少损失;

6)煅烧NH4VO3时,固体质量随温度变化的曲线如图所示。加热到200℃时,质量减少0.17g,所以0.01molNH4VO3,生成气体为氨气0.01mol,发生NH4VO3NH3+HVO3,失去的是氨气,得到的是HVO3;答案为:HVO3

加热到350℃时固体质量减少0.09g,失去0.005molH2O,发生的反应2HVO3H2O+V2O5;答案为:H2O

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