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【题目】工业上以钒钛磁铁矿为原料,在炼铁的同时还可以制备钒的最高价氧化物V2O5,其主要流程如下:

已知:①VO3-+2H+VO2++H2O

②NH4VO3微溶于冷水,易溶于热水,不溶于乙醇

(1)高炉炼铁应用的冶炼方法是____(填标号)

A.热分解法 B.热还原法 C.电解法

(2)钒渣中的V2O3在焙烧时转化为Ca(VO3)2,写出该反应的化学方程式__。

(3)Ca(VO3)2难溶于水但能溶于稀硫酸,试用平衡移动原理分析其原因_,浸出液中含钒物质的化学式为___。

(4)沉钒过程有气体生成,其反应的离子方程式为__。

(5)过滤后用乙醇代替水来洗涤沉淀的原因是__。

(6)煅烧NH4VO3时,固体质量随温度变化的曲线如图所示。加热到200℃时,得到的固体物质化学式为__,300~350℃放出的气态物质化学式为__。

【答案】B V2O3+O2+CaCO3Ca(VO3)2+CO2 加入硫酸使VO3-+2H+VO2++H2O中c(VO3-)降低,Ca(VO3)2溶解平衡Ca(VO3)2(s)Ca2+(aq)+VO3-(aq)正向移动,Ca(VO3)2溶解 (VO2)2SO4 NH4++2HCO3-+VO2+=NH4VO3↓+2CO2↑+H2O NH4VO3不溶于乙醇,减少损失 HVO3 H2O

【解析】

(1)从高炉炼铁的反应解答;

(2)钒渣中的V2O3在焙烧时转化为Ca(VO3)2,可看到钒元素化合价升高了,找氧化剂并用氧化还原反应原理来书写该反应的化学方程式;

(3)Ca(VO3)2难溶于水但能溶于稀硫酸,试用平衡移动原理分析;找到浸出液中含钒的微粒,即可写出物质的化学式;

(4)分析浸出液中含钒微粒与碳酸氢铵之间的反应,结合沉钒过程有气体生成来书写其反应的离子方程式;

(5)比较乙醇、水分别作洗涤剂洗涤沉淀优劣,就可找出原因;

(6)由图示数据等信息、结合物质的性质计算求解;

(1)高炉炼铁的主要原理是Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,因此应用的冶炼方法是热还原法;答案为:B;

(2)钒渣中的V2O3在焙烧时转化为Ca(VO3)2,可看到钒元素化合价升高了,但是焙烧时加入CaCO3并不是氧化剂,真正的氧化剂是氧气,故该反应的化学方程式为V2O3+O2+CaCO3Ca(VO3)2+CO2;答案为:V2O3+O2+CaCO3Ca(VO3)2+CO2;

(3)Ca(VO3)2难溶于水,则存在溶解平衡:,又有信息知,故可推知Ca(VO3)2难溶于水但能溶于稀硫酸,氢离子浓度增大,向右移动,浓度减小,向右移动;

答案为:加入硫酸,中c(VO3-)降低,Ca(VO3)2溶解平衡Ca(VO3)2(s)Ca2+(aq)+VO3-(aq)正向移动,Ca(VO3)2溶解;上述平衡移动的结果,浸出液中含钒粒子主要为,则含钒物质的化学式为(VO2)2SO4;答案为:(VO2)2SO4;

(4)浸出液中含钒粒子主要为,加入碳酸氢铵通过反应沉钒,沉钒过程有气体生成,气体只能是CO2,沉钒结果得到NH4VO3;可以看到加入碳酸氢铵,碳酸氢根消耗氢离子使平衡向左移动,浓度减小,以及与铵根离子产生沉淀可使反应持续进行,故沉钒过程的离子方程式为NH4++2HCO3-+VO2+=NH4VO3↓+2CO2↑+H2O;答案为:NH4++2HCO3-+VO2+=NH4VO3↓+2CO2↑+H2O;

(5)题给信息②NH4VO3微溶于冷水,易溶于热水,不溶于乙醇,因此过滤后用乙醇代替水来洗涤沉淀的原因是NH4VO3不溶于乙醇,减少损失;答案为:NH4VO3不溶于乙醇,减少损失;

(6)煅烧NH4VO3时,固体质量随温度变化的曲线如图所示。加热到200℃时,质量减少0.17g,所以0.01molNH4VO3,生成气体为氨气0.01mol,发生NH4VO3NH3↑+HVO3,失去的是氨气,得到的是HVO3;答案为:HVO3;

加热到350℃时固体质量减少0.09g,失去0.005molH2O,发生的反应2HVO3H2O+V2O5;答案为:H2O。

练习册系列答案
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A.温度:T1>T2>T3

B.正反应速率:v(a)>v(c) v(b)>v(d)

C.平衡常数:K(a)>K(c) K(b)=K(d)

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C.NH3、SO2、H2O D.NH3、N2、SO3、SO2、H2O

(2)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性液体,用作火箭燃料。

①肼的电子式___________。

②64.0克肼在氧气中完全燃烧生成氮气和液态水放出热量1248kJ(在101kPa,25℃),则表示肼燃烧热的热化学方程式为________________________________________。

(3)工业合成氨的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,分别在T1、T2温度下,改变起始氢气物质的量,测得平衡时氨的体积分数如图所示:

①比较在m、n、q三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是__________点。

②图像中T2______T1(填“高于”、“低于”、“等于”或“无法确定”),理由是____________。

③在绝热容器中进行该反应时,压缩容器体积,平衡常数__________(填“变大”“变小”或“不变”)。

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B.滴定时可用淀粉溶液作指示剂

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在反应过程中还发生反应Ⅱ:H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g)△H2=+41kJ/mol

(l)已知部分化学键的键能数据如下表所示:

化学键

C—H

H—H

C=O

键能(kJ/mol)

413

436

803

1076

则△Hl =____kJ/mol,反应Ⅰ在一定条件下能够自发进行的原因是____,该反应工业生产适宜的温度和压强为____(填标号)。

A.高温高压 B.高温低压 C.低温高压 D.低温低压

(2)工业上将CH4与CO2按物质的量1:1投料制取CO2和H2时,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化关系如图所示。

①923K时CO2的平衡转化率大于CH4的原因是________________________

②计算923K时反应II的化学平衡常数K=______(计算结果保留小数点后两位)。

③1200K以上CO2和CH4的平衡转化率趋于相等的原因可能是____。

(3)工业上CH4和CO2反应时通常会掺入O2发生反应

III: CH4+2O2=CO2+2H2O,掺人O2可消除反应产生的积碳和减小反应器的热负荷(单位时间内维持反应发生所需供给的热量),O2的进气量与反应的热负荷的关系如图所示。

①随着O2进入量的增加,热负荷下降的原因是 ____。

②掺人O2可使CH4的平衡转化率____(填“增大”、“减小”或“不变”。下同),CO2的平衡转化率________

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(1)固体混合物中Na2CO310H2O的质量为_______ g(保留2位小数)。

(2)CoCl2xH2O 中x=_____。

(3)将得到的1.190g沉淀在空气中充分灼烧至恒重,得到的固体是一种钴的氧化物,其质量为0.830g,该氧化物属离子晶体。通过计算,可确定该晶体的化学式为________________。

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