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
相关题目
12．如表中实验操作能达到实验目的是（　　）
  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．AB．BC．CD．D
13．有机物分子式为C6H12O2，它能和氢氧化钠溶液发生中和反应．它的分子中含有2个甲基、3个甲基的同分异构体分别有（　　）
A．4种、3种B．3种、4种C．6种、2种D．2种、6种
10．NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（　　）
A．4.4gCO2、N2O成的混合气体中含有的质子数为2.2NA
B．7.8gNa2O2中阴离子数目为0.2NA
C．2L0.5mol•L-1（NH4）2SO4溶液中含有的NH4+离子数为2NA
D．化学反应中每消耗1molO2，转移的电子数一定是4NA
7．在一定条件下，aA+bB?cC的可逆反应达到平衡：
（1）已知A、B、C都是气体，在减压后平衡向逆反应方向移动，则a、b、c的关系是：a+b＞c．
（2）已知A为固体、B为无色气体、C是有色气体，且（a+b）=c，在加压时，平衡向逆反应方向移动，气体的颜色将加深（填“加深”或“变浅”或“不变”）．
（3）加热后C的质量分数减少，则正反应是放热反应．
17．（1）某课外活动小组同学用图1装置（M、N为外电源的两个电极）进行实验，试回答下列问题：

①若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀．请写出正极反应式：O2+4e-+2H2O=4OH-．
②若开始时开关K与b连接时，两极均有气体产生，则铁电极为阴极（填“阴”或“阳”），该电极上发生的电极反应式为2H++2e-═H2↑，总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑．
（2）该小组同学设想，用如图2所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠．
①B出口导出的气体是O2，制得的氢氧化钠溶液从出口D（填“A”、“B”、“C”或“D”）导出．通过阴离子交换膜的离子数＜（填“＞”、“＜”或“=”）通过阳离子交换膜的离子数．
②氢气、氧气和氢氧化钠溶液又可制成燃料电池，该电池的负极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O．
4．下列电子构型的原子中，第二电离能与第一电离能差值最大的是（　　）
A．1s22s22p5B．1s22s22p2C．1s22s22p63s1D．1s22s22p63s2
1．某无色透明溶液，可能含有下列离子：Mg2+、Al3+、Fe3+、Ba2+、H+、NH4+、SO42-、HCO3-、Cl-、CO32-．取该溶液进行如下实验：
①取溶液少许，滴入AgNO3溶液产生白色沉淀；
②另取溶液少许，滴入BaCl2溶液产生白色沉淀，加入足量稀硝酸沉淀不溶解；
③另取原溶液500mL，加入过氧化钠固体，产生的沉淀的物质的量与加入过氧化钠的物质的量的关系如图所示．

根据实验现象和数据分析，回答下列问题：
（1）de段发生的反应的离子方程式是4Al（OH）3+2Na2O2=4AlO2-+4Na++6H2O+O2↑或拆开写成2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑，Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O；
（2）溶液中肯定存在的离子是H+，Mg2+，Al3+，NH4+，SO42-（用离子符号表示）；
（3）溶液中可能存在的离子是Cl-（用离子符号表示）；
（4）原溶液中金属阳离子的浓度分别为c（Mg2+）=0.8mol•L-1，c（Al3+）=0.4mol•L-1；
（5）请在答题卡对应图上画出加入过氧化钠从0～1.1mol时，产生气体的物质的量随加入过氧化钠物质的量变化的曲线（假设生成的气体全部逸出）．
2．Ⅰ．实验室用氢氧化钠固体配制100mL 2mol•L-1的NaOH溶液，回答下列问题：
（1）下列操作的顺序是（每项限选一次）ABGECDF．
A．称量    B．溶解    C．洗涤    D．定容    E．转移    F．摇匀    G．冷却
（2）若容量瓶中有少量蒸馏水，所配溶液的浓度将无影响．（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）
（3）配制过程所需的玻璃仪器有烧杯、量筒、胶头滴管、容量瓶和玻璃棒．
Ⅱ．（4）写出Na2O2与水反应的化学方程式2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑．
（5）冰水与Na2O2反应生成H2O2，写出该反应的化学方程式Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2．
（6）H2O2可使酸性KMnO4溶液褪色，已知高锰酸钾的产物为Mn2+，此时H2O2表现了还原性（填“氧化”或“还原”）．该反应的离子方程式为2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网