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V...

(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：

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：

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

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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

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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_______________。

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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：

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：

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。

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