钼和钒在炼钢、有机化工、高科技等领域有广泛应用。一种从炼油工业的废催化剂（主要成分为V2O...

钼和钒在炼钢、有机化工、高科技等领域有广泛应用。一种从炼油工业的废催化剂（主要成分为V2O5、MoO3、Al2O3、硫化物和碳氢化合物）中回收钼、钒的工艺流程如图：

（1）“气体”除CO2、H2O外，还含有的主要成分是____。

（2）“破碎”的目的是____；缎烧中V2O5转化的化学方程式是____。

（3）加人物质X的目的是调节溶液pH除铝，X的化学式是____。

（4）“沉钒”过程中控制pH为8.35，其他条件一定时，钒的沉淀率与加铵系数KNH4Cl、温度的关系分别如图1、图2，则应选择的加铵系数是____；温度超过80°C时，钒的沉淀率下降的原因是____。

（5）钼酸铵[（NH4）2MoO4]在高温下通入H2可制得单质钼，该过程的化学方程式是____。

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二硫化钨(WS2，WS2中W的化合价为＋4)可用作润滑剂及石油化工领域中的催化剂。由钨铁矿(其主要成分是FeWO4，还含少量Al2O3)制备二硫化钨的工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）已知：W元素的原子序数是74，请写出W元素在周期表中的位置：_________________

（2）操作Ⅰ中用到的玻璃仪器有________________________________

（3）写出FeWO4在碱熔过程中发生反应的化学方程式：_________________________________

（4）滤渣Ⅰ中主要成分的形成可用离子方程式表示为：_________________________________

（5）钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发而使灯丝变细，加入碘单质可以延长使用寿命，其原理为：W（s）+2I2（g）WI4（g）下列说法正确的有_______

A. 灯管内的I2可以循环使用

B. WI4在灯丝上分解，产生的W又在灯丝上沉积

C. 温度升高时，WI4的分解速率加快，而W和I2的合成速率减慢　　

D. WI4在灯管壁上分解，使灯管寿命延长

（6）已知常温下，Ksp(CaWO4) =1×10－10，浓度为x mol/L的Na2WO4溶液与浓度为1×10－4 mol/L的CaCl2溶液按体积比2:1混合，产生CaWO4沉淀，则x≥___________

（7）已知生成二硫化钨的化学方程式为：2(NH4)2WS4＋3O22WS2＋4NH3＋2S＋2SO2＋2H2O，若生成124克WS2，则反应所转移的电子数目为________________

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V2O5（五氧化二钒）可作化学工业中的催化剂，广泛用于冶金、化工等行业。工业上利用冶炼铝生成的固体废料一一赤泥（主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物）提取V2O5其工艺流程图如图：

已知：①NH4VO3是白色粉末，微溶于冷水，可溶于热水。

②NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O

③V2O5是一种橙黄色片状晶体，微溶于水，不溶于乙醇，具有强氧化性。

④部分稀土金属氯化物在乙醇中溶解度较小。

（1）“碱浸”时对赤泥进行粉碎的目的是___。写出滤液1中通入足量CO2时所发生主要反应的离子方程式：___。

（2）将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入KSCN溶液后未见红色，写出该磁性产品与稀硝酸反应的离子方程式：___。

（3）“洗涤”操作时可选用的洗涤剂有___。（填字母）

A.冷水　　　　 B.热水C.1%NH4Cl溶液　　　 D.乙醇

（4）需在流动空气中灼烧的原因可能是___。

（5）将0.253g产品溶于强碱溶液中，加热煮沸，调节pH为8~8.5，向反应后的溶液中加入硫酸酸化的KI溶液（过量），溶液中的还原产物为V3+离子，滴加指示剂，用0.250mol•L-1Na2S2O3溶液滴定，达到终点时消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL，则该产品的纯度为___。

（已知：I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI，结果保留三位有效数字）

（6）水系锌离子电池是一种新型二次电池，以Zn(CF3SO3)2(三氟甲磺酸锌）为电解质，工作原理如图。放电时V2O5电极上的电极反应式为___。

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[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：

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　　　　　　　 。

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元素周期表中第三、四周期的某些元素在生产、生活中有着广泛的应用。

（1）钒（V）及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。

①钒的价电子排布图是___________;

②V2O5是一种常见的催化剂，常用在SO2转化为SO3的反应中。V2O5的结构式如图所示，则V2O5分子中σ键和π键数目之比为____________；若将V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到锐酸钠（Na3VO4），该盐中阴离子的立体构型为_____________，写出与VO43－空间构型相同的一种阳离子____________（填化学式）。

（2）氯化铝在有机化学中有很广泛的应用。无水氯化铝在177.8℃时升华，蒸气或熔融状态以Al2Cl6形式存在。下列关于氯化铝的推断错误的是_______。

a.氯化铝是分子晶体　　　　　 b.Al2Cl6中Al是sp2杂化

c.氯化铝难溶于有机溶剂　　 d.Al2Cl6中存在配位键

（3）FeCO3可作补血剂，CoCO3可用于陶瓷工业的着色剂。已知：r(Fe2+)为61pm，r(Co2+)为65pmo在隔绝空气条件下分别加热FeCO3和CoCO3时，FeCO3的分解温度低于CoCO3，其原因是_________________________。

（4）GaN是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与金刚石相似。GaN晶胞结构如图所示。已知六棱柱底边边长为acm，高为bcm，阿伏加德罗常数的值为NA。则晶胞中Ga原子采用的密堆积方式为______________，每个Ga原子周围距离最近的Ga原子数目为____；GaN的密度为_____________gem－3（用含a、b、NA的代数式表示）。

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钒(V)及其化合物在工业催化、新材料和新能源等领域中有广泛的应用，其中接触法制硫酸工业中就要用到V₂O₅作催化剂：

2SO₂(g)＋O₂(g) 2SO₃(g)　ΔH＜0。

某温度下，将2 mol SO₂和1 mol O₂置于10 L密闭容器中，在V₂O₅作催化剂下经5min反应达平衡，SO₂的平衡转化率(α)为80%。

（1）5min内 v(SO₃ )＝　　　　mol·L^－1·min^－1　

（2）该温度下平衡常数K＝　　　　　　　

（3）若缩小容器体积，至达到新的平衡，在图中画出反应速率变化图象。

（4）硫酸工业尾气SO₂用浓氨水吸收，反应的离子方程式是　　　　　　　　，吸收后的产物最终可制成肥料硫铵［即(NH₄)₂SO₄］。

（5）某含钒化合物及硫酸的电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如下图所示。

①用该电池电解(NH₄)₂SO₄溶液生产(NH₄)₂S₂O₈(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极电极反应式可表示为　　　　　　　　　　　；若电解得1mol(NH₄)₂S₂O₈，则电池左槽中H^＋将　　(填“增大”或“减少”)　　　mol。

②电池使用一段时间后对其进行充电，充电过程中，阳电极反应式为：　　　　　　　。

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（18分）钒（V）及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。

（1）V2O5是接触法制硫酸的催化剂。　　 ’　　

①已知25℃．10lkPa时：

2SO2（g）+O2（g）+2H2O（1）=2H2SO4（1）　　　　 △H = -457kJ·mol-l

SO3（g）+H2O（1）=H2SO4（1） △H= -130kJ·mol-l

    则反应2SO2（g）+O2（g）　　　　 2SO3（g）的△H=　　　　　 kJ·mol-l。使用V2O5作催化剂后该反应逆反应的活化能　　　　 （填“增大”、“不变”或“减小”）。

②SO2水溶液可与SeO2反应得到硫酸，当有79gSe生成时，转移电子的物质的量为　　　　 mol，此反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）全钒液流电池的结构如图所示，其电解液中含有钒的不同价态的离子、H+和SO42－。电池放电时，负极的电极反应为：

V2+－e一=V3+。

①电池放电时的总反应方程式为　　　　　　　　 。

充电时，电极M应接电源的　　　　　　　　 极。

②若电池初始时左、右两槽内均以VOSO4和H2SO4的混合液为电解液，使用前需先充电激活，充电过程阴极区的反应分两步完成：第一步VO2+转化为V3+；第二步V3+转化为V2+。则第一步反应过程中阴极区溶液n（H+）　　　　 （填“增大”、“不变”或“减小”），阳极的电极反应式为：　　　　　　　　　　 。

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钒（V）及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。

（1）V2O5是接触法制硫酸的催化剂。

①已知25℃，10lkPa时：

2SO2（g）+O2（g）+2H2O（1）=2H2SO4（1） △H = -457kJ·mol-l

SO3（g）+H2O（1）=H2SO4（1） △H= -130kJ·mol-l

则反应2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）的△H=_______kJ·mol-l。使用V2O5作催化剂后该反应逆反应的活化能______（填“增大”、“不变”或“减小”）。

②SO2水溶液可与SeO2反应得到硫酸，当有79gSe生成时，转移电子的物质的量为______mol，此反应的化学方程式是___________________________。

（2）全钒液流电池的结构如图所示，其电解液中含有钒的不同价态的离子、H+和SO42－。电池放电时，负极的电极反应为：V2+－e一=V3+。

①电池放电时的总反应方程式为____________。充电时，电极M应接电源的____________极。

②若电池初始时左、右两槽内均以VOSO4和H2SO4的混合液为电解液，使用前需先充电激活，充电过程阴极区的反应分两步完成：第一步VO2+转化为V3+；第二步V3+转化为V2+。则第一步反应过程中阴极区溶液n（H+）______（填“增大”、“不变”或“减小”），阳极的电极反应式为：_______________。

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五氧化二钒及其他钒的化合物广泛应用于钢铁、有色合金、化工、炼油、玻璃及陶瓷等工业部门。可从含钒石煤灰渣中提钒，该试验工艺流程如下图：

表1 灰渣主要化学成分分析/%

表2中间盐主要成分分析/%（以氧化物形式表示其含量）

已知：

①石煤灰渣的化学成分分析见表1，中间盐的主要成分分析见表2。

②矿物焙烧过程中，若温度过高，易发生烧结，温度越高，烧结现象越严重。

③萃取反应可以表示为：VO2++(HR2)PO4(o)→VO[R2PO4]R(o)+H+，(o)表示有机相

④有机萃取剂(HR2)PO4萃取VO2+的能力比萃取V02+要强。

请回答：

（1）提高浸取率的方法有____________，残渣的主要成分为_______________________，

（2）经几级萃取后，有时候要适当加酸调整pH值，结合萃取反应方程式，说明原因_____________。反萃取操作应加入_____________试剂。

（3）中间盐溶解过程中，加铁粉的主要目的是_____________________。

（4）石煤中的钒以V(Ⅲ)为主，有部分V(Ⅳ)，很少见V(Ⅴ)。如图1和如图2分别为焙烧温度和焙烧时间对钒浸出率的影响，由如图2可得最佳焙烧时间为______________h，由如图1可得最佳焙烧温度为800-850℃之间，焙烧温度在850℃以下时，钒浸出率随焙烧温度的上升几乎直线上升的原因是_________________________，当焙烧温度高超过850℃以后，再提高温度，浸出率反而下降的可能原因是：_________________________。

（5）反萃取液中的VO2+，加入氯酸钠后被氧化为VO2+，请写出该反应的离子方程式______________。然后用氨水调节pH到1.9～2.2沉钒，得多钒酸铵沉淀（化学式为(NH4)2V12O31·nH2O)，再经固液分离、干燥、焙烧得五氧化二钒产品，请写出此步反应的化学方程式____________________________。

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