题目内容

随着材料科学的发展，金属钒被誉为“合金的维生素”．为回收利用含钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺．
己知：V可形成VO²⁺、VO₂⁺、VO₃^-等多种离子；部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：
物质 VOSO₄ V₂O₅ NH₄VO₃ （VO₂）₂SO₄
溶解性可溶难溶难溶易溶
该工艺的主要流程如下：

请回答下列问题
（1）工业上常用铝热反应法由V₂O₅冶炼金属钒，请写出反应的化学方程式．
（2）反应①的离子方程式是．
（3）在反应②中，每生成1mol（VO₂）₂SO₄转移电子的数目为．
（4）在离子交换过程中，发生可逆反应VO₂⁺+2OH^-?VO₃^-+H₂O．
该反应的化学平衡常数K 的表达式为．
（5）反应③充分反应后，分离出NH₄VO₃的实验所需主要玻璃仪器为，为保证产品纯度，还应进行的操作名称是．

解：（1）铝和五氧化二钒发生铝热反应的方程式为：3V₂O₅+10Al $\text{[math]}$ 6V+5Al₂O₃，故答案为：3V₂O₅+10Al $\text{[math]}$ 6V+5Al₂O₃；
（2）根据溶解性表知，滤渣是V₂O₅，酸性条件下，V₂O₅和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成VOSO₄，离子反应方程式为：V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺═2VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O，
故答案为：V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺═2VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O；
（3）2VOSO₄→（VO₂）₂SO₄，每生成1mol（VO₂）₂SO₄转移2N_A个电子，故答案为：2N_A；
（4）K= $\text{[math]}$ ，故答案为： $\text{[math]}$ ；
（5）分离不溶性固体和液体采用过滤的方法，过滤过程中需要的玻璃仪器有：玻璃棒、漏斗、烧杯，为防止有可溶性的杂质要进行洗涤沉淀，
故答案为：玻璃棒，漏斗，烧杯；沉淀洗涤．
分析：（1）铝热反应中，高温条件下，铝和氧化物反应生成氧化铝和另外的金属单质；
（2）根据溶解性表知，滤渣是V₂O₅，酸性条件下，V₂O₅和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成VOSO₄；
（3）VOSO₄有强氧化性，能把氯酸钾氧化，自身被还原成（VO₂）₂SO₄，根据（VO₂）₂SO₄和转移电子之间的关系式计算；
（4）化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
（5）根据过滤操需要的仪器选择，为防止有可溶性的杂质要进行洗涤．
点评：本题考查离子方程式的书写、铝热反应、氧化还原反应等知识点，注意化学平衡常数表达式中不能含有固体或纯液体，为易错点．

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随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”．为回收利用含钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，回收率达91.7%以上．
部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：

物质	VOSO₄	V₂O₅	NH₄VO₃	（VO₂）₂SO₄
溶解性	可溶	难溶	难溶	易溶

请回答下列问题：
（1）请写出加入Na₂SO₃溶液发生反应的离子方程式

V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺=2VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O

V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺=2VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O

．
（2）催化氧化所使用的催化剂钒触媒（V₂O₅）能加快二氧化硫氧化速率，此过程中产生了一连串的中间体（如下左图）．

其中a、c二步的化学方程式可表示为

SO₂+V₂O₅?SO₃+V₂O₄

SO₂+V₂O₅?SO₃+V₂O₄

4VOSO₄+O₂?2V₂O₅+4SO₃

4VOSO₄+O₂?2V₂O₅+4SO₃

．
（3）该工艺中沉矾率是回收钒的关键之一，沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH₄Cl加入质量与料液中V₂O₅的质量比）和温度．
根据图试建议控制氯化铵系数和温度：

（4）经过热重分析测得：NH₄VO₃在焙烧过程中，固体质量的减少值（纵坐标）随温度变化的曲线如右图所示．

则NH₄VO₃在分解过程中

．
A．先分解失去H₂O，再分解失去NH₃
B．先分解失去NH₃，再分解失去H₂O
C．同时分解失去H₂O和NH₃
D．同时分解失去H₂、N₂和H₂O．

（2012?焦作一模）随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”．为回收利用含钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，回收率达91.7%以上．部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：

物质	VOSO₄	V₂O₅	NH₄VO₃	（VO₂）₂SO₄
溶解性	可溶	难溶	难溶	易溶

请回答下列问题：
（1）₂₃V在元素周期表位于第

族．工业上由V₂O₅冶炼金属钒常用铝热剂法，其用化学方程式表示为

．
（2）反应①的目的是

将V₂O₅转化为可溶性的VOSO₄

将V₂O₅转化为可溶性的VOSO₄

．
（3）该工艺中反应③的沉淀率（又称沉矾率）是回收钒的关键之一，写出该步发生反应的离子方程式

NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓

NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓

．
（4）用酸化的H₂C₂O₄溶液滴定（VO₂）₂SO₄溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，写出配平后完整的离子方程式．

．
（5）经过热重分析测得：NH₄VO₃在焙烧过程中，固体质量的减少值（纵坐标）随温度变

化的曲线如右图所示．则NH₄VO₃在分解过程中

．
A．先分解失去H₂O，再分解失去NH₃
B．先分解失去NH₃，再分解失去H₂O
C．同时分解失去H₂O和NH₃
D．同时分解失去H₂、N₂和H₂O．

随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用．
（1）钒主要用来制造钒钢．钒钢具有很高的耐磨损性和抗撞击性，原因是

（填序号）
A．钒在常温下，化学活泼性较弱
B．钒钢表面形成了致密且坚固的氧化膜
C．钒钢结构紧密，具有较高的韧性、弹性和强度
（2）在温度较低时，溶液中钒酸盐会转化为焦钒酸盐：
2VO₄^3-+H₂O?V₂O₇^4-+2OH^-①
在温度较高时，焦钒酸盐又转化为偏钒酸盐：
V₂O₇^4-+H₂O?2VO₃^-+2OH^-②
反应②平衡常数的表达式K=

；
（3）已知某温度下：4V（s）+5O₂（g）=2V₂O₅（s）△H=-1551kJ?mol^-1
4V（s）+3O₂（g）=2V₂O₃（s）△H=-1219kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ?mol^-1
写出H₂还原V₂O₅得到V₂O₃的热化学方程式：

；
（4）用钒酸钠（Na₃VO₄）溶液（含PO₄^3-、SiO₃^2-等杂质离子）制备高纯V₂O₅流程如下：

①加入镁盐，加热搅拌，其中加热的作用是

；
②在25℃时，K_sp[Mg₃（PO₄）₂]=1.0×10^-26，若净化后溶液中的Mg²⁺的平衡浓度为 1.0×10^-4 mol?L^-1，则溶液中c（P0₄^3-）=

；
③加入NH₄Cl，加热搅拌，该步骤反应的离子方程式为

；
④为测定产品纯度，称取产品mg，溶解后定容在100mL容量瓶中，每次取5.00mL溶液于锥形瓶中，加入一定量的稀盐酸和KI溶液，用a mol?L^-1Na₂S₂O₃标准溶液滴定，发生的反应为：
V₂O₅+6HCl+2KI=2VOCl₂+2KCl+I₂+3H₂O
I₂+2Na₂S₂O₃=Na₂S₄O₆+2NaI
若三次滴定消耗标准溶液的平均体积为bmL，则该产品的纯度为

（用含m、a、b的代数式表示）．

随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金维生素”．已知钒的原子序数为23，回答下列问题：
（1）钒被认为是一种稀土元素，广泛分散于各种矿物中，钾钒铀矿的化学式为K₂H₆U₂V₂O₁₅（其中钒元素的化合价为+5价）．若用氧化物的形式表示，该化合物的化学式为

．
（2）①测定钒含量的方法是先把钒转化成V₂O₅，V₂O₅在酸性溶液里转变成VO2+，再用盐酸、硫酸亚铁、草酸等测定钒．请配平下列反应的化学方程式．

H₂C₂O₄→

H₂O
②上述反应其中还原剂是

（填化学式）；若反应消耗0.9g草酸，参加反应的钒元素质量是

随着材料科学的发展，金属钒被誉为“合金的维生素”．为回收利用含钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺．
己知：V可形成VO²⁺、VO₂⁺、VO₃^-等多种离子；部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：

物质	VOSO₄	V₂O₅	NH₄VO₃	（VO₂）₂SO₄
溶解性	可溶	难溶	难溶	易溶

该工艺的主要流程如下：

请回答下列问题
（1）工业上常用铝热反应法由V₂O₅冶炼金属钒，请写出反应的化学方程式

．
（2）反应①的离子方程式是

．
（3）在反应②中，每生成1mol（VO₂）₂SO₄转移电子的数目为

．
（4）在离子交换过程中，发生可逆反应VO₂⁺+2OH^-?VO₃^-+H₂O．
该反应的化学平衡常数K 的表达式为

．
（5）反应③充分反应后，分离出NH₄VO₃的实验所需主要玻璃仪器为

，为保证产品纯度，还应进行的操作名称是