题目内容
【题目】金属钒熔点高、硬度大，具有良好的可塑性和低温抗腐蚀性.工业常用钒炉渣(主要含FeO·V2O3，还有少量Al2O3、CuO等杂质)提取金属钒，流程如图：
已知:
I.钒有多种价态，其中+5价最稳定.钒在溶液中主要以VO2+和VO3-的形式存在，存在平衡：VO2++H2OVO3+2H+.
Ⅱ.部分离子的沉淀pH：
Cu2+ | Fe2+ | Fe3+ | |
开始沉淀PH | 5.2 | 7.6 | 2.7 |
完全沉淀PH | 6.4 | 9.6 | 3.7 |
回答下列问题
(1)碱浸步骤中最好选用______________(填字母)
a. NaOH溶液 b.氨水c.纯碱溶液
(2)焙烧的目的是将FeO·V2O3转化为可溶性NaVO3，其中铁元素全部转化为+3价的氧化物，写出该反应的化学方程式___________________________________
(3)溶液1到溶液2的过程中，调节pH至8有两个目的，一是除去________离子，二是促使_________.
(4)沉钒过程中得到NH4VO3沉淀需要洗涤，写出实验室洗涤的操作方法____________________.
(5)常用铝热反应法由V2O5冶炼金属钒，请写出反应的化学方程式____________________________.
(6)钒的化合物也有广泛的用途，如一种新型铝离子可充电电池的结构如图所示.
已知放电时电池反应为xAl+VO2=AlxVO2↓，则放电时正极的电极反应式为_____________________.
【答案】a 4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O2
8NaVO3+2Fe2O3+4CO2 Fe3+、Cu2+ VO2+转化为VO3- 洗涤时应往漏斗加水至浸没沉淀，让水自然流下，重复2
3次 10Al+3V2O5
5Al2O3+6V VO2+xAl3++3xe-=AlxVO2
【解析】
物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用。
赤泥主要含有FeO·V2O3、Al2O3、CuO，进行碱浸，氧化铝溶解形成偏铝酸盐，过滤后滤液1含有偏铝酸盐，通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，经过加热分解可得到氧化铝，滤渣1经过空气中焙烧，再用足量的硫酸溶解，溶液1中含有铜离子、铁离子，调节pH值到8，铜离子、铁离子沉淀完全，过滤得滤渣2应为氢氧化铜和氢氧化铁，同时由于溶液中存在平衡VO2++H2OVO3-+2H+，酸过量会抑制的生成NH4VO3，所以要调节溶液的pH值，过滤得溶液2中主要含钒元素以VO2+和VO3-的形式存在，再加入硫酸铵转化为NH4VO3， NH4VO3焙烧得到V2O5，V2O5，发生铝热反应得到V。据此解答。
赤泥主要含有FeO·V2O3、Al2O3、CuO，进行碱浸，氧化铝溶解形成偏铝酸盐，过滤后滤液1含有偏铝酸盐，通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，经过加热分解可得到氧化铝，滤渣1经过空气中焙烧，再用足量的硫酸溶解，溶液1中含有铜离子、铁离子，调节pH值到8，铜离子、铁离子沉淀完全，过滤得滤渣2应为氢氧化铜和氢氧化铁，同时由于溶液中存在平衡VO2++H2OVO3-+2H+，酸过量会抑制的生成NH4VO3，所以要调节溶液的pH值，过滤得溶液2中主要含钒元素以VO2+和VO3-的形式存在，再加入硫酸铵转化为NH4VO3， NH4VO3焙烧得到V2O5，V2O5，发生铝热反应得到V。
（1）根据上面的分析可知，碱浸要使氧化铝溶解，所以只能用强碱，故选a。本小题答案为：a。
（2）焙烧的目的是将FeO·V2O3转化为可溶性NaVO3，其中铁元素全部转化为+3价的氧化物，根据此信息可知方程式为4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2。本小题答案为：4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2。
（3）溶液1到溶液2的过程中，调节pH至8一是能使铜离子、铁离子沉淀完全，二是由于溶液中存在平衡VO2++H2OVO3-+2H+，酸过量会抑制的生成NH4VO3。本小题答案为：Fe3+、Cu2+；VO2+转化为VO3-。
（4）沉钒过程中得到NH4VO3沉淀需要洗涤，洗涤时应往漏斗加水至浸没沉淀，让水自然流下，重复23次。本小题答案为：洗涤时应往漏斗加水至浸没沉淀，让水自然流下，重复23次。
（5）铝热反应由V2O5冶炼金属钒的化学方程式为10Al+3V2O5
5Al2O3+6V。本小题答案为：10Al+3V255Al2O3+6V。
（6）该电池的负极为铝，失电子发生氧化反应，电极反应式为Al-3e-=Al3+。电池的总反应为xAl+VO2=AlxVO2↓，则正极反应为总反应减去负极反应，正极电极反应式为VO2+xAl3++3xe-=AlxVO2。本小题答案为：VO2+xAl3++3xe-=AlxVO2。
【题目】镓是制作高性能半导体的重要原料。工业上常从锌矿冶炼的废渣中回收镓。已知某锌矿渣主要含Zn、Si、Pb、Fe、Ga的氧化物，利用该矿渣制镓的工艺流程如下：
已知：①镓在元素周期表中位于第四周期第ⅢA，化学性质与铝相似。
②lg2=0.3，lg3=0.48。
③部分物质的Ksp如F表所示
物质 |
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Ksp |
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（1）滤渣1的主要成分是_________（写化学式）。
（2）加入H2O2的目的是(用离子方程式表示)___________。
（3）调pH的目的是______；室温条件下，若浸出液中各阳离子的浓度均为0.01 mol/L，当溶液中某种离子浓度小于
mol/L时即认为该离子已完全除去，则pH应调节的范围为_______。
（4）操作D包括：__________过滤、洗涤、干燥。
（5）制备、精炼金属Ga。
①电解法制备金属镓。用惰性电极电解
溶液即可制得金属镓，写出阴极电极反应式_________。
②电解法精炼金属镓（粗镓含Zn、Fe、Cu等杂质，已知氧化性:
下列有关电解精炼金属镓的说法正确的是_______（填字母序号）。
A .电解精炼镓时粗镓与电源的正极相连
B. 电解精炼过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C. 电解后，Cu和Fe沉积在电解槽底部形成阳极泥
D. 若用甲烷燃料电池电解精炼金属镓，当阴极有56.0 g镓析出时，电池负极最多消耗标准状况下的
6.72 L
