钒是一种重要的合金元素.还用于催化剂和新型电池．从含钒固体废弃物(含有SiO2.Al2O3及其他残渣)中提取钒的一种新工艺主要流程如图1:部分含钒化合物在水中的溶解性如下表:物质V2O5NH4VO3VOSO4(VO2)2SO4溶解性难溶难溶可溶易溶请回答下列问题:(1)反应①所得溶液中除H+之外的阳离子有VO2+和Al3+．(2)反应②碱浸后滤出的固体主要成� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

12．钒是一种重要的合金元素，还用于催化剂和新型电池．从含钒固体废弃物（含有SiO₂、Al₂O₃及其他残渣）中提取钒的一种新工艺主要流程如图1：

部分含钒化合物在水中的溶解性如下表：

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

请回答下列问题：
（1）反应①所得溶液中除H⁺之外的阳离子有VO₂⁺和Al³⁺．
（2）反应②碱浸后滤出的固体主要成分是Al（OH）₃（写化学式）．
（3）反应④的离子方程式为VO₃^-+NH₄⁺=NH₄VO₃↓．
（4）25℃、101 kPa时，4Al（s）+3O₂（g）═2Al₂O₃（s）△H₁=-a kJ/mol
4V（s）+5O₂（g）═2V₂O₅（s）△H₂=-b kJ/mol
用V₂O₅发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是10Al（s）+3V₂O₅（s）=5Al₂O₃（s）+6V（s）△H=-$\frac{5a-3b}{2}$kJ/mol．
（5）钒液流电池（如图2所示）具有广阔的应用领域和市场前景，该电池中隔膜只允许H⁺通过．电池放电时负极的电极反应式为V²⁺-e^-=V³⁺，电池充电时阳极的电极反应式是VO²⁺-e^-+H₂O=VO₂⁺+2H⁺．
（6）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定（VO₂）₂SO₄溶液，以测定反应①后溶液中的含钒量，反应的离子方程式为：2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺═2VO²⁺+2CO₂↑+2H₂O．取25.00mL 0.1000 mol/L
H₂C₂O₄标准溶液于锥形瓶中，加入指示剂，将待测液盛放在滴定管中，滴定到终点时消耗待测液24.0mL，由此可知，该（VO₂）₂SO₄溶液中钒的含量为10.6g/L．

分析反应①用硫酸溶解含钒固体废弃物（含有SiO₂、Al₂O₃及其他残渣），生成（VO₂）₂SO₄和硫酸铝，SiO₂等不溶性杂质过滤除去；反应②是用碳酸钠溶液与（VO₂）₂SO₄和硫酸铝反应，与（VO₂）₂SO₄反应生成NaVO₃，碳酸根离子与铝离子水解相互促进生成Al（OH）₃沉淀；反应④是NaVO₃溶液与氯化铵反应生成NH₄VO₃沉淀，加热NH₄VO₃分解为V₂O₅，据此解答（1）（2）（3）；
（4）据已知热化学方程式和待求热化学方程式，利用盖斯定律计算；
（5）钒液流电池放电时负极发生氧化反应，正极发生还原反应，充电时，阳极发生氧化反应；
（6）先据反应方程式和滴定数据计算（VO₂）₂SO₄溶液中c（VO₂⁺）的物质的量浓度，再计算该（VO₂）₂SO₄溶液中钒的含量．

解答解：反应①用硫酸溶解含钒固体废弃物（含有SiO₂、Al₂O₃及其他残渣），生成（VO₂）₂SO₄和硫酸铝，SiO₂等不溶性杂质过滤除去；反应②是用碳酸钠溶液与（VO₂）₂SO₄和硫酸铝反应，与（VO₂）₂SO₄反应生成NaVO₃，碳酸根离子与铝离子水解相互促进生成Al（OH）₃沉淀；反应④是NaVO₃溶液与氯化铵反应生成NH₄VO₃沉淀，加热NH₄VO₃分解为V₂O₅，
（1）用硫酸溶解含钒固体废弃物（含有SiO₂、Al₂O₃及其他残渣），生成（VO₂）₂SO₄和硫酸铝，溶液中的阳离子除氢离子外还有VO₂⁺和Al³⁺，
故答案为：VO₂⁺和Al³⁺；
（2）含杂质的（VO₂）₂SO₄溶液用碳酸钠溶液碱浸生成含杂质的NaVO₃溶液，Al（OH）₃不溶于弱碱，所以反应②碱浸后滤出的固体主要成分是Al（OH）₃，
故答案为：Al（OH）₃；
（3）据工艺流程图可知，反应④的离子方程式为VO₃^-+NH₄⁺=NH₄VO₃↓，故答案为：VO₃^-+NH₄⁺=NH₄VO₃↓；
（4）已知①4Al（s）+3O₂（g）═2Al₂O₃（s）△H₁=-a kJ/mol
②4V（s）+5O₂（g）═2V₂O₅（s）△H₂=-b kJ/mol
据盖斯定律，（①×5-②×3）÷2得：10Al（s）+3V₂O₅（s）=5Al₂O₃（s）+6V（s）△H=-$\frac{5a-3b}{2}$kJ/mol，
故答案为：10Al（s）+3V₂O₅（s）=5Al₂O₃（s）+6V（s）△H=-$\frac{5a-3b}{2}$kJ/mol；
（5）钒液流电池放电时负极发生氧化反应，据图可知，电极反应式为V²⁺-e^-=V³⁺，正极发生还原反应，充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为VO²⁺-e^-+H₂O=VO₂⁺+2H⁺；
故答案为：V²⁺-e^-=V³⁺；VO²⁺-e^-+H₂O=VO₂⁺+2H⁺；
（6）据滴定数据，结合离子方程式c（VO₂⁺）=$\frac{2×0.025L×0.100mol/L}{0.024L}$=0.2083mol/L，所以1L溶液中含V的质量为0.2083mol/L×1L×51g/mol=10.6g，
故答案为：10.6．

点评本题考查物质分离和提纯，为高频考点，涉及原电池和电解池原理、滴定实验及计算、盖斯定律、物质分离和提纯等知识点，明确实验原理及物质性质、基本操作方法等是解本题关键，难点是分析流程图中每一步可能发生的反应或基本操作方法，注意结合题给信息分析解答，题目难度中等．

练习册系列答案

暑假假期集训白山出版社系列答案

世纪金榜新视野暑假作业系列答案

蓉城课堂给力A加动力源期末暑假作业四川师范大学电子出版社系列答案

高效A计划期末暑假衔接中南大学出版社系列答案

育文书业期末暑假一本通浙江工商大学出版社系列答案

时刻准备着假期作业暑假原子能出版社系列答案

文诺文化暑假作业快乐假期延边人民出版社系列答案

暑假乐园辽宁师范大学出版社系列答案

伴你成长暑假作业江苏凤凰美术出版社系列答案

赢在暑假抢分计划合肥工业大学出版社系列答案

	实验操作	实验目的
A	向苯和苯酚混合溶液中滴加过量浓溴水	除去混合溶液中的苯酚
B	向待测液中加入饱和碳酸钠溶液	鉴别乙酸、乙酸乙酯、乙醇
C	向3mL5%CuSO₄溶液中滴加3-4滴1%氢氧化钠溶液，再向其中加入0.5mL乙醛，加热	检验醛基
D	将溴乙烷与氢氧化钠溶液共热，冷却，继续滴加硝酸银溶液	检验溴乙烷中的溴元素

	A．	4.4gCO₂、N₂O成的混合气体中含有的质子数为2.2N_A
	B．	7.8gNa₂O₂中阴离子数目为0.2N_A
	C．	2L0.5mol•L^-1（NH₄）₂SO₄溶液中含有的NH₄⁺离子数为2N_A
	D．	化学反应中每消耗1molO₂，转移的电子数一定是4N_A

试题分类