综合题14.0分
理综

以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收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:

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:

回答下列问题:

42.“酸浸”时V2O5转化为VO2+,反应的离子方程式为___________,同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是__________________。

43.“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+,则需要氧化剂KClO3至少为______mol。

44.“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_______。

45.“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:4ROH+ V4O124− R4V4O12+4OH(以ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈_____性(填“酸”“碱”“中”)。

46.“流出液”中阳离子最多的是________。

47.“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀,写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

V2O5+2H+2VO2++H2O   SiO2

解析

“酸浸”时V2O5转化为VO2+,V化合价不变,说明不是氧化还原反应,可以根据原子守恒和电荷守恒书写离子方程式:V2O5+2H+2VO2++H2O。由于二氧化硅不与酸反应,所以“废渣1”中的主要成分为二氧化硅;故答案为:V2O5+2H+2VO2++H2O;SiO2

考查方向

考查离子方程式的书写以及废渣成分的判断。

解题思路

“酸浸”时V2O5转化为VO2+,V化合价不变,说明不是氧化还原反应,可以根据原子守恒和电荷守恒书写离子方程式。二氧化硅不与酸反应,所以废渣1中的主要成分为二氧化硅;

易错点

不能正确书写离子方程式。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

0.5

解析

“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+,说明V的化合价从+4价升到+5价,而氧化剂KClO3中Cl的化合价从+5价降到-1价,根据得失电子守恒可知需要的KClO3的量为3 mol/6=0.5 mol。故答案为:0.5。

考查方向

考查氧化还原反应中应用电子守恒进行计算。

解题思路

“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+,说明V的化合价从+4价升到+5价,而氧化剂KClO3中Cl的化合价从+5价降到-1价,根据得失电子守恒进行计算。

易错点

没有掌握氧化还原反应中电子守恒计算技巧。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

Fe(OH)3和Al(OH)3(2分)

解析

“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中,同时生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,所以“废渣2”中含有氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,故答案为:Fe(OH)3和Al(OH)3

考查方向

考查废渣的主要成分。

解题思路

“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中,同时生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,则废渣2中含有氢氧化铁、氢氧化铝沉淀。

易错点

不了解中和过程中离子反应的原理

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

碱(2分)

解析

根据方程式可知:为了提高洗脱效率,反应应该向逆反应方向进行,因此淋洗液应该呈碱性。故答案为:碱性

考查方向

考查溶液酸碱性对化学平衡的影响。

解题思路

为了提高洗脱效率,反应应该向逆反应方向进行,因此淋洗液应该呈碱性。

易错点

不能根据题给信息进行反应方向的判断。

第5小题正确答案及相关解析

正确答案

K+

解析

由于前面加入了氯酸钾和氢氧化钾,根据元素守恒可知,“流出液”中阳离子最多的是钾离子。故答案为:K+

考查方向

考查根据元素守恒判断溶液成分。

解题思路

由于前面加入了氯酸钾和氢氧化钾,则“流出液”中阳离子最多的是钾离子

易错点

不能根据元素守恒分析溶液成分;

第6小题正确答案及相关解析

正确答案

2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O↑(2分)

解析

根据原子守恒可知:偏钒酸铵(NH4VO3 “煅烧”有七氧化二钒、氨气和水产生,发生反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5+H2O+2NH3↑。故答案为:2NH4VO3V2O5+H2O+2NH3↑。

考查方向

考查根据题给信息书写化学反应方程式。

解题思路

根据原子守恒可知偏钒酸铵(NH4VO3 “煅烧”生成七氧化二钒、氨气和水。

易错点

不能准确理解和灵活应用题给信息。