江蘇省2021高考化學二輪復習必考大題專項練3工藝流程題補充練習-釩課件

(2)工藝流程題補充練習——釩(2)工藝流程題補充練習——釩1.釩是一種重要的金屬材料,其用途之一是制備催化劑,如接觸法生產(chǎn)硫酸中使用的催化劑(主要成分V2O5、V2O4)。利用廢催化劑回收制備V2O5的工藝流程如下:1.釩是一種重要的金屬材料,其用途之一是制備催化劑,如接觸法已知:20℃時,NH4VO3的Ksp=1.68×10-2回答下列問題:(1)步驟①為提高浸取效率采取方法有________________(任寫兩條)。

(2)步驟②中反應的氧化劑是________。

(3)步驟③中被還原為Cl-,該反應的離子方程式為________。已知:20℃時,NH4VO3的Ksp=1.68×10-2(4)步驟④中,離子交換效率與pH的關(guān)系如圖,為提高交換效率應控制的pH范圍是___________________________。

(5)步驟⑤所發(fā)生反應的離子方程式為___________________________。

若母液中的濃度為1.0mol·L-1,c(V)=____________________。

(4)步驟④中,離子交換效率與pH的關(guān)系如圖,為提高交換效率(6)全釩電池是以溶解在一定濃度硫酸溶液中的不同價態(tài)的釩離子(V2+、V3+、VO2+、V)為電極反應的活性物質(zhì)。一種全釩電池原理如圖,放電時H+從右向左移動。寫出充電時陽極的電極反應式_____________________________,

當轉(zhuǎn)移0.1mol電子時,轉(zhuǎn)移H+的物質(zhì)的量為___________mol。(6)全釩電池是以溶解在一定濃度硫酸溶液中的不同價態(tài)的釩離子【解析】(1)提高浸取的速率可以提高浸取的效率,因此,可采用增大接觸面積(粉碎廢催化劑)、升高浸取溫度或攪拌等手段;(2)步驟②中的反應方程式為2V2O5+2Na2SO4====4NaVO3+2SO2↑+O2↑,根據(jù)化合價變化判斷只有S:+6→+4,化合價降低,發(fā)生了還原反應,O:-2→0化合價升高,發(fā)生了氧化反應,所以氧化劑為Na2SO4;(3)分析參與氧化還原反應的離子,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒配平,考慮反應條件為堿性環(huán)境,反應前加OH-,反應后生成水。即為6VO2+++18OH-====6V+Cl-+9H2O?！窘馕觥?1)提高浸取的速率可以提高浸取的效率,因此,可采用(4)從圖中可知pH為6～8時交換效率最高;(5)由NaVO3經(jīng)沉釩得生成物NH4VO3知,此反應的離子反應方程式:+V====NH4VO3↓,已知:20℃時,NH4VO3的Ksp=1.68×10-2,的濃度為1.0mol·L-1,代入溶度積常數(shù)的表達式c()·c(V)=1.68×10-2,所以c(V)=1.68×10-2mol·L-1;(4)從圖中可知pH為6～8時交換效率最高;(5)由NaVO(6)放電時H+從右向左移動,則充電時H+從左向右移動,表明電解池(充電時)的陽極為左泵、陰極為右泵,所以陽極反應為VO2++H2O-e-====V+2H+。當外電路轉(zhuǎn)移0.1mol電子時,可知溶液中必轉(zhuǎn)移0.1molH+。在陽極有0.1molVOSO4變?yōu)榱?.05mol(VO2)2SO4+0.05mol,產(chǎn)生的0.2molH+將有0.1mol匹配,0.1mol移向右泵(陰極)。(6)放電時H+從右向左移動,則充電時H+從左向右移動,表明答案:(1)粉碎廢催化劑、升高浸取溫度或攪拌(任寫兩條)(2)Na2SO4(3)6VO2+++18OH-====6V+Cl-+9H2O(4)6～8(5)+V====NH4VO3↓1.68×10-2mol·L-1(6)VO2++H2O-e-====V+2H+

0.1答案:(1)粉碎廢催化劑、升高浸取溫度或攪拌(任寫兩條)2.(2020·天津河東區(qū)模擬)釩被譽為“現(xiàn)代工業(yè)的味精”,是發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代國防和現(xiàn)代科學技術(shù)不可缺少的重要材料,其氧化物二氧化釩(VO2)是一種新型熱敏材料,五氧化二釩(V2O5)是接觸法生成硫酸的催化劑。下列某化學小組從廢釩催化劑(V2O5、V2O4、K2SO4、SiO2、Fe2O3、Al2O3等)中回收V2O5并且利用回收的V2O5制備VO2的氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體2.(2020·天津河東區(qū)模擬)釩被譽為“現(xiàn)代工業(yè)的味精”,已知:①“酸浸”時V2O5轉(zhuǎn)化為V,V2O4轉(zhuǎn)化為VO2+;②有機萃取劑萃取VO2+的能力比萃取V要強。已知:①“酸浸”時V2O5轉(zhuǎn)化為V,V2O4轉(zhuǎn)化為V回答下列問題:(1)寫出“廢渣1”的主要成分的用途____(填兩條)。

(2)“萃取”之前加入H2C2O4的主要目的是______________。

(3)“氧化”過程中發(fā)生的離子方程式是______________。

(4)該工藝中加入氯化銨“沉釩”是回收釩的關(guān)鍵之一,加入氯化銨、氨水之后的操作是_______,

該流程用到了過濾操作,過濾和萃取分液都需用到的一種玻璃儀器是________。

回答下列問題:(5)工藝中生成VOCl2的同時生成一種無色無污染的氣體,該反應中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為____________;也可只用濃鹽酸與V2O5來制備VOCl2溶液,該方法的化學方程式是________________________。

(5)工藝中生成VOCl2的同時生成一種無色無污染的氣體,該【解析】根據(jù)工藝流程圖分析,廢釩催化劑在H2SO4酸浸下,V2O5轉(zhuǎn)化為V,V2O4轉(zhuǎn)化為VO2+,Fe2O3、Al2O3轉(zhuǎn)化為Fe3+和Al3+,廢渣1為SiO2,萃取前加入H2C2O4,將V還原為VO2+,再用KClO3氧化,將VO2+還原為V,反應方程式為3H2O+6VO2++====Cl-+6V+6H+,通過加入NH4Cl和氨水沉釩,煅燒得到V2O5,再加入6mol·L-1的鹽酸和N2H4·2HCl與V2O5反應得到VOCl2,反應方程式為6HCl+2V2O5+N2H4·2HCl====4VOCl2+N2↑+6H2O,VOCl2與NH4HCO3反應得到氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體?！窘馕觥扛鶕?jù)工藝流程圖分析,廢釩催化劑在H2SO4酸浸下,V(1)根據(jù)上述分析,廢渣1主要成分為SiO2,其用途有制作石英玻璃、光導纖維、光學儀器、工藝品、耐火材料等;(2)萃取前加入H2C2O4,目的是將V還原為VO2+,加強萃取效果;(3)加入KClO3氧化,將VO2+氧化為V,離子方程式為3H2O+6VO2++====

Cl-+6V+6H+;(1)根據(jù)上述分析,廢渣1主要成分為SiO2,其用途有制作石(4)加入氯化銨、氨水之后得到NH4VO5,由③可知20～25℃時K2SO4溶解度最大便于除去,故得到NH4VO5晶體的操作為蒸發(fā)至23℃(20～25℃均可)結(jié)晶,趁熱過濾,過濾和萃取分液都需要用到的玻璃儀器為燒杯;(5)N2H4·2HCl與V2O5反應得到VOCl2,反應方程式為6HCl+2V2O5+N2H4·2HCl====4VOCl2+N2↑+6H2O,氧化產(chǎn)物為N2,還原產(chǎn)物為VOCl2,物質(zhì)的量之比為化學計量數(shù)之比,則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶4,只用濃鹽酸與V2O5來制備VOCl2溶液時,反應方程式為6HCl(濃)+V2O5====2VOCl2+Cl2↑+3H2O。(4)加入氯化銨、氨水之后得到NH4VO5,由③可知20～答案:(1)制作石英玻璃、光導纖維、光學儀器、工藝品、耐火材料等(填兩條,合理即可)

(2)將V還原為VO2+,利于后期萃取(3)3H2O+6VO2++====Cl-+6V+6H+

(4)蒸發(fā)至23℃(20～25℃均可)結(jié)晶,趁熱過濾燒杯(5)1∶4

6HCl(濃)+V2O5====2VOCl2+Cl2↑+3H2O答案:(1)制作石英玻璃、光導纖維、光學儀器、工藝品、耐火材【加固訓練】(2020·南昌模擬)五氧化二釩及其他釩的化合物廣泛應用于鋼鐵、有色合金、化工、煉油、玻璃及陶瓷等工業(yè)部門?？蓮暮C石煤灰渣中提釩,該試驗工藝流程如圖:【加固訓練】表1灰渣主要化學成分分析/%V2O3SiO2Fe2O3Al2O3MgOK2OCaO燒失量1.2655.716.347.541.263.191.4120.55表1灰渣主要化學成分分析/%V2O3SiO2Fe2O3Al2表2中間鹽主要成分分析/%(以氧化物形式表示其含量)V2O3Al2O3Fe2O3MgOK2O5.921.7018.632.113.38表2中間鹽主要成分分析/%(以氧化物形式表示其含量)V2O3已知:①石煤灰渣的化學成分分析見表1,中間鹽的主要成分分析見表2。②礦物焙燒過程中,若溫度過高,易發(fā)生燒結(jié),溫度越高,燒結(jié)現(xiàn)象越嚴重。③萃取反應可以表示為VO2++(HR2)PO4(o)VO[R2PO4]R(o)+H+,(o)表示有機相④有機萃取劑(HR2)PO4萃取VO2+的能力比萃取V要強。已知:請回答:(1)提高浸取率的方法有__________________________________________,

殘渣的主要成分為____________________________________________。

(2)經(jīng)幾級萃取后,有時候要適當加酸調(diào)整pH,結(jié)合萃取反應方程式,說明原因________________________________________________________________。

反萃取操作應加入____________________________________。

(3)中間鹽溶解過程中,加鐵粉的主要目的是___________________________。

請回答:(4)石煤中的釩以V(Ⅲ)為主,有部分V(Ⅳ),很少見V(Ⅴ)。圖1和圖2分別為焙燒溫度和焙燒時間對釩浸出率的影響,由圖2可得最佳焙燒時間為______h,由圖1可得最佳焙燒溫度為800～850℃,焙燒溫度在850℃以下時,釩浸出率隨焙燒溫度的升高幾乎直線上升的原因是______________________________,

當焙燒溫度超過850℃以后,再提高溫度,浸出率反而下降的可能原因是________________________________________。(4)石煤中的釩以V(Ⅲ)為主,有部分V(Ⅳ),很少見V(Ⅴ江蘇省2021高考化學二輪復習必考大題專項練3工藝流程題補充練習__釩課件(5)反萃取液中的VO2+,加入氯酸鈉后被氧化為V,請寫出該反應的離子方程式_____________________。

然后用氨水調(diào)節(jié)pH到1.9～2.2沉釩,得多釩酸銨沉淀[化學式為(NH4)2V12O31·nH2O],再經(jīng)固液分離、干燥、焙燒得五氧化二釩產(chǎn)品,請寫出此步反應的化學方程式_____________________。

(5)反萃取液中的VO2+,加入氯酸鈉后被氧化為V,請【解析】(1)加熱,提高酸的濃度,粉碎等均可提高浸取率;加硫酸酸浸后,二氧化硅會沉淀出來,則殘渣的主要成分為SiO2;(2)萃取反應根據(jù)VO2++(HR2)PO4(o)VO[R2PO4]R(o)+H+可知,隨著萃取過程的進行,水相中的氫離子濃度不斷增大,pH有所下降,所以經(jīng)幾級萃取后需要調(diào)整pH,反萃取時,可加入適量硫酸溶液,使平衡向逆向移動,達到反萃取的目的;(3)由已知信息④可知,有機萃取劑(HR2)PO4萃取VO2+的能力比萃取V要強,所以在中間鹽溶液過程中,加入還原劑鐵粉,可將V還原為VO2+,提高原料利用率,便于后續(xù)萃取操作;【解析】(1)加熱,提高酸的濃度,粉碎等均可提高浸取率;加硫(4)圖2可得浸出率隨著焙燒時間呈增大趨勢,其最佳焙燒時間在1.5～2.0h均可;浸取率隨溫度的