(12分)接触法制硫酸采用V2O5作催化剂,使用过的催化剂中含V2O5、VOSO4和SiO2,其中VOSO4能溶于水,从使用过的V2O5催化剂中回收V2O5的主要步骤是:向使用过的催化剂中加硫酸和Na2SO3浸取还原,过滤得VOSO4溶液;向滤液中加入KClO3氧化,再加入氨水生成沉淀;将沉淀焙烧处理后得V2O5。
(1) V2O5被浸取还原的反应产物之一是VOSO4,该反应的化学方程式为____。
(2) 若生产过程使用的硫酸用量过大,进一步处理时会增加________的用量。氨气常用________检验,现象是________________________。
(3) 若取加入氨水后生成的沉淀(其摩尔质量为598 g·mol-1,且仅含有四种元素)59.8 g充分焙烧,得到固体残留物54.6 g,同时将产生的气体通过足量碱石灰,气体减少了1.8 g,剩余的气体再通入稀硫酸则被完全吸收。通过计算确定沉淀的化学式(写出计算过程)。
高三化学计算题中等难度题
(12分)接触法制硫酸采用V2O5作催化剂,使用过的催化剂中含V2O5、VOSO4和SiO2,其中VOSO4能溶于水,从使用过的V2O5催化剂中回收V2O5的主要步骤是:向使用过的催化剂中加硫酸和Na2SO3浸取还原,过滤得VOSO4溶液;向滤液中加入KClO3氧化,再加入氨水生成沉淀;将沉淀焙烧处理后得V2O5。
(1) V2O5被浸取还原的反应产物之一是VOSO4,该反应的化学方程式为____。
(2) 若生产过程使用的硫酸用量过大,进一步处理时会增加________的用量。氨气常用________检验,现象是________________________。
(3) 若取加入氨水后生成的沉淀(其摩尔质量为598 g·mol-1,且仅含有四种元素)59.8 g充分焙烧,得到固体残留物54.6 g,同时将产生的气体通过足量碱石灰,气体减少了1.8 g,剩余的气体再通入稀硫酸则被完全吸收。通过计算确定沉淀的化学式(写出计算过程)。
高三化学计算题中等难度题查看答案及解析
接触法制硫酸采用V2O5作催化剂,使用过的催化剂中含V2O5、VOSO4和SiO2,其中VOSO4能溶于水,从使用过的V2O5催化剂中回收V2O5的主要步骤是:向使用过的催化剂中加硫酸和Na2SO3浸取还原,过滤得VOSO4溶液;向滤液中加入KClO3氧化,再加入氨水生成沉淀;将沉淀焙烧处理后得V2O5.
(1)V2O5被浸取还原的反应产物之一是VOSO4,该反应的化学方程式为________________________;
(2)若生产过程使用的硫酸用量过大,进一步处理时会增加__________的用量.氨气常用______________检验,现象是__________________;
(3)若取加入氨水后生成的沉淀(其摩尔质量为598g•mol-1,且仅含有四种元素)59.8g充分焙烧,得到固体残留物54.6g,同时将产生的气体通过足量碱石灰,气体减少了1.8g,剩余的气体再通入稀硫酸则被完全吸收.通过计算确定沉淀的化学式(写出计算过程)。
高三化学填空题困难题查看答案及解析
从接触法制硫酸的废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为:
物质 | V2O5 | VOSO4 | K2SO4 | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 |
质量分数/% | 2.2~2.9 | 2.8~3.1 | 22~28 | 60~65 | 1~2 | <1 |
一种废钒催化剂回收工艺路线流程如下:
回答下列问题:
(1)“酸浸”时为了提高钒元素的浸出率,可以采取的措施是______。
(2)“酸浸”时可以得到和VO2+,“氧化”时VO2+转化为的离子方程式为______。
(3)“调pH”后钒以形式存在于溶液中。“废渣2”所含成分的化学式为____。
(4)“离子交换”和“洗脱”的过程可表示为:4ROH+R4V4O12+4OH− (ROH为某种碱性阴离子交换树脂)。流程中进行“离子交换”和“洗脱”的目的是______。
(5)“沉钒”时得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀。
①检验偏钒酸铵沉淀是否洗涤干净的方法是______。
②“煅烧”中发生反应的化学方程式为______。
高三化学工业流程中等难度题查看答案及解析
(15分)催化剂是化工技术的核心,绝大多数的化工生产需采用催化工艺。
(1)接触法制硫酸中采用V2O5作催化剂:
4FeS2(s)+11O2(g)=2Fe2O3(s) +8SO2(g) △H=―3412 kJ·mol-1
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H=―196.6 kJ·mol-1
SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l) △H=―130.3 kJ·mol-1
以FeS2为原料,理论上生产2mol H2SO4(l)所释放出的热量为 kJ。
(2)电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。
第一步:2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g) △H>0
第二步:HCOOCH3(g)CH3OH(g)+CO(g) △H>0
①第一步反应的机理可以用图1所示。图中中间产物X的结构简式为 。
(1)“酸浸”中硫酸要适当过量,目的是:①提高铁的浸出率,② 。
(2)“还原”是将Fe3+转化为Fe2+,同时FeS2被氧化为SO42-,该反应的离子方程式为 。
(3)为测定“酸浸”步骤后溶液中Fe3+的量以控制加入FeS2的量。实验步骤为:
准确量取一定体积的酸浸后的溶液于锥形瓶中,加入HCl、稍过量SnCl2,再加HgCl2除去过量的SnCl2,以二苯胺磺酸钠为指示剂,用K2Cr2O7标准溶液滴定,有关反应方程式如下:
2Fe3++Sn2++6Cl-=2Fe2++SnCl62-,
Sn2++4Cl-+2HgCl2=SnCl62-+Hg2Cl2↓,
6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。
①若SnCl2不足量,则测定的Fe3+量 (填“偏高”、“偏低”、“不变”,下同)。
②若不加HgCl2,则测定的Fe3+量 。
(4)①可选用 (填试剂)检验滤液中含有Fe3+。产生Fe3+的原因是 (用离子反应方程式表示)。
②已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Fe(OH)2 | Mg(OH)2 | Mn(OH)2 |
开始沉淀 | 2.7 | 3.8 | 7.5 | 9.4 | 8.3 |
完全沉淀 | 3.2 | 5.2 | 9.7 | 12.4 | 9.8 |
实验可选用的试剂有:稀HNO3、Ba(NO3)2溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液,要求制备过程中不产生有毒气体。请完成由“过滤”后的溶液模拟制备氧化铁的实验步骤:
a.氧化: ;
b.沉淀: ;
c.分离,洗涤;
d.烘干,研磨。
高三化学简答题极难题查看答案及解析
可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是硫酸工业的最重要反应,因该反应中使用催化剂而被命名为接触法制硫酸。
(1)使用V2O5催化该反应时,涉及到催化剂V2O5的热化学反应有:
①V2O5(s)+SO2(g)V2O4(s)+SO3(g) △H1=+59.6kJ·mol-1
②2V2O4(s)+O2(g)2V2O5(s) △H2=-315.4kJ·mol-1
则2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H3=__________kJ·mol-1
(2)向10 L密闭容器中加入V2O4(s)、SO2(g)各1 mol及一定量的O2,改变加入O2的量,在常温下反应一段时间后,测得容器中V2O4、V2O5、SO2和SO3的量随反应前加入O2的变化如图甲所示,图中没有生成SO3的可能原因是_________________________
(3)在原10 L的恒容装置中,加入V2O5(s)、SO2(g)各0.6 mol,O2(g)0.3 mol,分别在T1、T2、T3时进行反应,测得容器中SO2的转化率如图乙所示。
①T2时,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=__________。
②结合化学方程式及相关文字,解释反应为什么在T3条件下比T2条件下的速率慢:_____
(4)在温度T2使用V2O5进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),在保证O2(g)的浓度不变的条件下,增大容器的体积,平衡__________(填字母代号)。
A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动
C.不移动 D.无法确定
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是硫酸工业中非常重要的一个反应,因该反应中使用催化剂而被命名为接触法制硫酸。
(1)使用 V2O5 催化该反应时,涉及到催化剂 V2O5 的热化学反应有:
①V2O5 (s)+SO2 (g)V2 O4 (s)+SO3 (g) △H1=+59.6kJ·mol-1
②2V2O4(s)+O2(g)2V2O5(s) △H2=-314.4kJ·mol-1
则2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H3=_____,若降低温度,该反应速率会_____(填“增大”或“减小”)
(2)向 10 L 密闭容器中加入 V2O4(s)、SO2(g)各 1 mol 及一定量的 O2,改变加入 O2 的量,在常温下反应一段时间后,测得容器中 V2O4、V2O5、SO2 和 SO3 的量随反应前加入 O2 的变化如图甲所示,图中没有 生成 SO3 的可能原因是____________________________________________________。
(3)向 10 L 密闭容器中加入 V2O5(s)、SO2(g)各 0.6mol,O2(g)0.3mol,保持恒压的条件下 分别在 T1、T2、T3 三种温度下进行反应,测得容器中 SO2 的转化率如图乙所示。
①T1 _____T2(填“>”或“<”)。
②T2时,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=_____。若向该容器通入高温 He(g)(不参加反应,高于T2),SO3 的产率将______选填“增大”“减小”“不变”“无法确定”),理由是_____。
③结合化学方程式及相关文字,解释反应为什么在 T3 条件下比 T2 条件下的速率慢:__________。
(4)T2 时使用 V2O5 进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),在保证 O2(g)的浓度不变的条件下,增大容器的体积,平衡_____(填字母代号)。
A.向正反应方向移动 B.不移动 C.向逆反应方向移动 D.无法确定
高三化学综合题困难题查看答案及解析
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”。工业上回收废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2)中钒的主要流程如下:
已知:(1)V2O5和NH4VO3均为难溶物,VOSO4和(VO2)2SO4均为易溶物。
(2) 2VO2++H2C2O4+2H+ = 2VO2+ + 2CO2↑+ 2H2O
回答下列问题:
(1)步骤①前,粉碎的目的是_________________________。
(2)步骤②中发生反应的离子方程式为__________________________。
(3)步骤③的变化过程可简化为(HA表示有机萃取剂):
VOSO4 (水层)+ 2HA(有机层)VOA2(有机层)+ H2SO4(水层),则步骤④中可选择硫酸作反萃取的原因是_____________。
(4)用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液,以测定操作⑤后溶液中含钒量的步骤为:取10.0mL0.1mol/LH2C2O4溶液于锥形瓶中,加入指标剂,将待测液盛放在滴定管中,滴定到终点时,消耗待测液的体积为10.0mL,由此可知(VO2)2SO4溶液钒元素的含量为_________g/L。
(5)V2O5可用金属(如Ca、Al)热还原法获得钒,则金属铝热还原制得钒的化学方程式为_______________。
高三化学填空题极难题查看答案及解析
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”。工业上回收废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2)中钒的主要流程如下:
已知:(1)V2O5和NH4VO3均为难溶物,VOSO4和(VO2)2SO4均为易溶物。
(2) VO2++H2C2O4+H+ → VO2+ + CO2↑+ H2O
回答下列问题:
(1)步骤②的目的是 。
(2)步骤③的变化过程可简化为(HA表示有机萃取剂):
VOSO4 (水层)+ 2HA(有机层)VOA2(有机层)+ H2SO4(水层),则步骤④中可选择硫酸作反萃取的原因是 。
(3)若ClO3-将被还原为Cl-,请写出骤⑤中发生反应的离子方程式为 。
(4)用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液,以测定操作⑤后溶液中含钒量的步骤为:取10.0mL0.1mol/LH2C2O4溶液于锥形瓶中,加入指标剂,将待测液盛放在滴定管中,滴定到终点时,消耗待测液的体积为10.00mL,由此可知(VO2)2SO4溶液钒元素的含量为 g/L。
(5)V2O5可用金属(如Ca、Al)热还原法获得钒,则金属铝热还原制得钒的化学方程式为 。
高三化学填空题极难题查看答案及解析
[选修2—化学与技术](15分)金属钒被誉为“合金的维生素”,钒及其化合物在工业生产中有着广泛的应用。从废钒催化剂(主要成分有V2O5,VOSO4,K2SO4,SiO2等)中回收V2O5的生产流程图如下:
请回答:
(1)进行步骤①前,将废钒催化剂粉碎的目的是 。写出步骤①中发生氧化还原反应的离子方程式 。
(2)实验室中进行萃取分液操作时,用到的玻璃仪器有 。②③变化过程可简化为(下式R表示VO2+,HA表示有机萃取剂)R2(SO4)n(水层)+2n HA(有机层)2RAn(有机层) + n H2SO4(水层),为提高②中萃取百分率,应采取的措施是____ ;
(3)25°C时,取样进行试验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表:
pH | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2.0 | 2.1 |
钒沉淀率% | 88.1 | 94.8 | 96.5 | 98.0 | 98.8 | 98.8 | 96.4 | 93.1 | 89.3 |
通过上表数据分析,在实际生产中,⑤中加入氨水,调节溶液的最佳pH为______;
(4)在焙烧NH4VO3的过程中,固体质量的减少值(纵坐标)随温度变化的曲线如下图所示,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
(5)全钒液储能电池的电解质溶液为VOSO4溶液,电池的工作原理为VO2++V2++2H+VO2++H2O+V3+,电池放电时正极的电极反应式为 。
高三化学实验题极难题查看答案及解析
从废钒催化剂(主要成分V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2等)中回收V2O5的一种生产工艺流程示意图如下,请回答下列问题:
(1)步骤①中废渣的主要成分是________,③中X试剂为。
(2)实验室中进行萃取分液操作时,注入萃取剂,充分振荡,将分液漏斗于铁圈上静置,当液体分层后,接下来的操作是 ________。
(3)②、③的变化过程可简化为(下式R表示VO2+,HA表示有机萃取剂)。
R2(SO4)n (水层)+ 2nHA(有机层)2RAn(有机层) + nH2SO4 (水层)为提高②中萃取百分率,应采取的措施是________。
(4)请完成④中的反应离子方程式:
□ClO3- + □VO2+ +□H+ =□VO3+ + □________ +□________
(5)25℃时,取样进行试验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表:
pH | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2.0 | 2.1 |
钒沉淀率% | 88.1 | 94.8 | 96.5 | 98.0 | 98.8 | 98.8 | 96.4 | 93.1 | 89.3 |
结合上表,在实际生产中,⑤中加入氨水,调节溶液的最佳pH值为________。
(6)该工艺流程中,可以循环利用的物质有。
高三化学填空题极难题查看答案及解析