高考化学大题专项复习:化学工艺流程题
高考化学二轮备考高频热点特训:化学工艺流程题 (解析版)

化学工艺流程题1.NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:回答下列问题:(1)NaClO2中Cl的化合价为_______。
(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_______。
(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成,精制时,为除去Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为________、________。
“电解”中阴极反应的主要产物是______。
(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。
此吸收反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为________,该反应中氧化产物是_________。
(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。
NaClO2的有效氯含量为____。
(计算结果保留两位小数)〖〖答案〗〗(1)+3;(2)2NaClO3+SO2+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4;(3)NaOH溶液;Na2CO3溶液;ClO2−(或NaClO2);(4)2:1; O2; (5)1.57。
〖〖解析〗〗(1)在NaClO2中Na为+1价,O为-2价,根据正负化合价的代数和为0,可得Cl的化合价为+3。
(2)NaClO3和SO2在H2SO4酸化条件下生成ClO2,其中NaClO2是氧化剂,还原产物为NaCl,根据得失电子守恒和原子守恒,此反应的化学方程式为2NaClO3+SO2+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4。
(3)食盐溶液中混有Mg2+和Ca2+,可利用过量NaOH溶液除去Mg2+,利用过量Na2CO3溶液除去Ca2+;向NaCl溶液中加入ClO2,进行电解,阳极发生反应2Cl--2e-=Cl2↑,反应产生Cl2,阴极发生反应产生NaClO2,可见“电解”中阴极反应的主要产物是NaClO2;(4)根据图示可知:利用含有过氧化氢的NaOH溶液吸收ClO2气体,产物为NaClO2,则此吸收反应中,氧化剂为ClO2,还原产物为NaClO2,还原剂是H2O2,氧化产物是O2,每1 mol的H2O2转移2 mol电子,反应方程式是:2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+O2+2H2O,可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为2:1,该反应中氧化产物为O2。
高三化学专项训练 工艺流程汇总(含答案)

专项训练工艺流程汇总【主族元素】【主族元素】Li Be B N Mg Al Si P S Cl Ge Sr Br Pb Bi【Li】锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。
某离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等。
充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。
现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件为给出)。
(1) LiCoO2中,Co元素的化合价为。
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式。
(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式:。
写出“沉钴”过程中发生反应的离子方程式。
(4)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-x CoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式。
(5)在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有(填化学式)。
(6)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为。
【Be】铍作为一种新兴材料日益被重视,有“超级金属”、“尖端金属”、“空间金属”之称。
工业上常用绿柱石(主要成分3BeO·Al2O3·6SiO2,还含有铁等杂质)冶炼铍,一种简化的工艺流程如下:按元素周期表的对角线规则,Be和Al性质相似;几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如表。
回答下列问题:(1)步骤②。
(2)步骤③加入H2O2时发生反应的离子方程式为_______________________________,从滤液1中得到沉淀的合理pH为__________(填序号)。
A.3.3~3.7B.3.7~5.0 C.5.0~5.2 D.5.2~6.5(3)步骤④不宜使用NaOH溶液来沉淀Be2+的原因是____________________________。
从溶液中得到(NH4)2BeF4的实验操作是________、过滤、洗涤、干燥。
高考化学工艺流程题目专项练习

高考化学工艺流程题目专项练习1.废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。
湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。
某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:流程中有三处实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是________。
循环使用的NH4Cl 在反应Ⅰ中的主要作用是_________________________________________。
【答案】H2SO4防止由于溶液中的c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀【解析】操作④得到的H2SO4可以利用到反应Ⅲ中,所以第三处循环的试剂为H2SO4;NH4Cl水解溶液呈酸性,可以中和溶液中的OH―,防止由于溶液中的c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀。
2.毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下:pH pHCa2+Mg2+Fe3+开始沉淀时的pH 11.9 9.1 1.9完全沉淀时的pH 13.9 11.1 3.2加入NH3·H2O调节pH=8可除去________(填离子符号),滤渣Ⅱ中含________(填化学式)。
加入H2C2O4时应避免过量,原因是_____________________________________________________________。
已知:K sp(BaC2O4)=1.6×10-7,K sp(CaC2O4)=2.3×10-9。
【答案】Fe3+Mg(OH)2、Ca(OH)2H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,产品的产量减少【解析】根据流程图及表格中数据可知,加入NH3·H2O调节pH=8时,只有Fe3+完全沉淀而除去。
加入NaOH,调pH=12.5,对比表格中数据可知,此时Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,所以滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2。
高考化学专题复习—化工流程题精选

高考化学专题复习—化工流程题精选1. 某化工厂制备净水剂硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2﹒6H2O]晶体的一种方案如下:下列说法不正确的是A. 滤渣A的主要成分是CaSO4B. “系列操作”包括蒸发浓缩、降温结晶、过滤、干燥等C. 相同条件下,硫酸铁铵溶解度比硫酸铁小D. “氧化”反应中试剂B可选NaClO2. 金属钛易于和肌肉长在一起,可用于制造各种人造关节。
工业上由钛铁矿主要成分为(FeTiO3,含少量Fe2O3),含少量制备海绵钛的工艺流程如下:下列说法错误的是A. 步骤①中粉碎钛铁矿可以提高原料利用率B. 步骤②中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:2C. 步骤③中应避免接触水D. 步骤④中采用的分离操作为过滤3. 我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺,生产流程如图所示,下列说法不正确的是A. 在沉淀池中应先通入氨气,再通入二氧化碳气体B. 该反应原理:NH3 + CO2 + H2O ═ HCO-3+ NH4+C. 循环1中X是二氧化碳D. 在过滤后的母液中加入氯化钠粉末、通入氨气,搅拌,经冷却结晶后可得氯化铵晶体4. CuCl2·2H2O有如下的转化关系:下列说法错误的是A. 加热条件下,固体1与H2反应生成红色固体B. 气体2为Cl2C. 气体1遇氨气会产生“白烟”D. 固体2遇KI溶液生成黄色固体4、【答案】B【解析】二水氯化铜加热分解生成CuO,Cu(OH)2,HCl,H2O;A固体1是CuO,Cu(OH)2加热条件下与氢气反应生成铜,正确;B气体l是氯化氢和水蒸气,浓硫酸干燥氯化氢,不能氧化氧化氢,气体2为氯化氢,错误;C气体l是水蒸气和氯化氢的混合气体,遇氨气会生成氯化铵固体,正确;D固体2是氯化银,与Kl溶液反应生成碘化银,正确。
5.从海水中提取溴的流程如图所示,下列有关说法错误的是X试剂可以是SO2A.B.步骤Ⅲ反应的离子方程式为2Br - + Cl2 = Br2 + 2Cl -C.步骤IV包含萃取、分液和蒸馏D. 当生成1mol Br2时,需要消耗22.4L Cl26. 某废催化剂含SiO2、ZnS、CuS及少量的Fe3O4某实验小组以废催化剂为原,料,回收锌和铜。
高三化学 化学工艺流程题(含答案

高高高高高高高高高高—高高高高高高高01高高高VIB高高高高高高高一、单选题(本大题共2小题,共4分)1.以铬铁矿为原料[Fe(CrO2)2]可制备K2Cr2O7和金属铬。
实验流程如下:下列说法中,不正确的是()A. 焙烧时不能使用陶瓷容器B. Na2S的作用是调节溶液的酸碱度和将重铬酸钠还原为氢氧化铬C. 在酸性溶液中CrO42−比Cr2O72−稳定D. 操作①包括过滤和洗涤。
实验室洗涤沉淀的操作是沿玻璃棒加水至浸没沉淀,待水自然滤出,重复2∼3次【答案】C【解析】【分析】本题考查实验制备方案设计,为高考常见题型,侧重考查学生的分析能力、实验能力,注意把握实验的原理以及物质的性质,把握实验操作的方法,难度中等。
【解答】A.高温下二氧化硅与碳酸钠反应,生成硅酸钠和二氧化碳,则焙烧时不能使用陶瓷容器焙烧,故A正确;B.Na2Cr2O7溶液中加入Na2S,发生氧化还原反应生成Cr(OH)3,同时调节溶液的pH,故B正确;C.在酸性溶液中Cr2O72−比CrO42−稳定,故C错误;D.实验室洗涤沉淀的操作是沿玻璃棒加水至浸没沉淀,待水自然滤出,重复2∼3次操作正确,故D正确。
故选C。
2.某电镀污泥含有碲化亚铜(Cu2Te)、三氧化二铬(Cr2O3)以及少量金等,某小组设计如下资源综合利用的方案:已知:碲和硫位于同主族,煅烧时Cu 2Te 发生的反应为,滤渣中TeO 2溶于稀硫酸发生的反应为TeO 2+H 2SO 4=TeOSO 4+H 2O 。
下列说法错误的是( )A. “高温煅烧”电镀污泥时铜、碲和铬元素都被氧化B. “酸化”时可向溶液中加入硫酸C. “固体1”的主要成分为CuD. “滤液3”可以循环利用【答案】C【解析】【分析】本题考查混合物分离提纯,为高频考点,把握物质的性质、混合物分离提纯方法、流程中发生的反应、实验技能为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意元素化合物知识与实验的结合,题目难度不大。
高考理综化学大题训练一工艺流程题

高考理综化学大题训练一工艺流程题TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-工艺流程1.【2017新课标1卷】(14分)Li 4Ti 5O 12和LiFePO 4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO 3,还含有少量MgO 、SiO 2等杂质)来制备,工艺流程如下: 回答下列问题:(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如下图所示。
由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为___________________。
(2)“酸浸”后,钛主要以24TiOCl -形式存在,写出相应反应的离子方程式__________________。
(3)TiO 2·x H 2O 沉淀与双氧水、氨水反应40 min 所得实验结果如下表所示:温度/℃ 30 35 40 45 50 TiO 2·x H 2O 转化率%9295979388分析40 ℃时TiO 2·x H 2O 转化率最高的原因__________________。
(4)Li 2Ti 5O 15中Ti 的化合价为+4,其中过氧键的数目为__________________。
(5)若“滤液②”中21(Mg )0.02mol L c +-=⋅,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使3Fe +恰好沉淀完全即溶液中351(Fe ) 1.010mol L c +--=⨯⋅,此时是否有Mg 3(PO 4)2沉淀生成? (列式计算)。
FePO 4、Mg 3(PO 4)2的K sp 分别为22241.310 1.010--⨯⨯、。
(6)写出“高温煅烧②”中由FePO 4制备LiFePO 4的化学方程式 。
2【2017?新课标Ⅱ】水泥是重要的建筑材料.水泥熟料的主要成分为CaO 、SiO 2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。
实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:回答下列问题:(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。
最新高考化学工艺流程大题技巧总结

最新高考化学工艺流程大题技巧总结高考化学大题专题(四)工艺流程一、【考点分析】无机化工题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力。
解此类型题目的基本步骤是:①从题干中获取有用信息,了解生产的产品②分析流程中的每一步骤,从几个方面了解流程:a.反应物是什么b.发生了什么反应c.该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用。
抓住一个关键点:一切反应或操作都是为获得产品而服务。
③从问题中获取信息,帮助解题。
介绍流程后著手答题。
对反应条件的分析可以从以下几个方面著手:对反应速率有何影响?对平衡转化率有何影响?对综合生产效益有何影响?如原料成本,原料来源是否广泛、是否可再生,能源成本,对设备的要求,环境保护(从绿色化学方面作答)。
二、【工业流程题中常用的关键词】原材料:矿样(明矾石、孔雀石、蛇纹石、大理石、锂辉石、黄铜矿、锰矿、高岭土,烧渣),合金(含铁废铜),药片(补血剂),海水(污水)灼热(焙烧):原料的预处理,难于转变的物质转变为难抽取的物质:例如海带中抽取碘酸:溶解、去氧化物(膜)、调节ph促进水解(沉淀)碱:回去油污,回去铝片水解膜,熔化铝、二氧化硅,调节ph推动水解(结晶)氧化剂:氧化某物质,转化为易于被除去(沉淀)的离子氧化物:调节ph推动水解(结晶)控制ph值:促进某离子水解,使其沉淀,利于过滤分离煮熟:推动水解,聚沉后有利于过滤器拆分;除去熔化在溶液中的气体,例如氧气趁热过滤:减少结晶损失;提高纯度三、【工业流程常用的操作方式】(一)原料的预处理①熔化:通常用酸溶。
例如用硫酸、盐酸、浓硫酸等②灼烧:如从海带中提取碘③焙烧:例如焙烧高岭土发生改变结构,并使一些物质能够熔化。
并使一些杂质高温下水解、水解④研磨:适用于有机物的提取如苹果中维生素c的测定等。
(二)掌控反应条件的方法①控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀——ph值的控制。
+++调节ph所需的物质通常应当满足用户两点:能够与h反应,并使溶液ph值减小不导入崭新杂质。
高考化学工艺流程题

高考化学工艺流程题一、探究解题思路呈现形式:流程图、表格、图像设问方式:措施、成分、物质、原因能力考察:获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力知识落点:根本理论、元素化合物、实验无机工业流程图题能够以真实的工业生产过程为背景,表达能力立意的命题指导思想,能够综合考察各方面的根底知识与将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。
【例题】某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO 3、MgSiO 3、CaMg(CO 3)2、Al 2O 3与Fe 2O 3等,回收其中镁的工艺流程如下:原 料:矿石〔固体〕预处理:酸溶解〔表述:“浸出〞〕除 杂:控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀核心化学反响是:控制条件,调节PH ,使Mg 2+全部沉淀1. 解题思路明确整个流程与每一局部的目的 → 仔细分析每步发生的反响与得到的产物 → 结合根底理论与实际问题思考 → 注意答题的模式与要点在解这类题目时:首先,要粗读试题,尽量弄懂流程图,但不必将每一种物质都推出。
其次,再精读试题,根据问题去精心研究某一步或某一种物质。
第三,要看清所问题,不能答非所问,并注意语言表达的科学性在答题时应注意:前一问答复不了,并不一定会影响答复后面的问题。
分析流程图需要掌握的技巧是:Ⅱ别离提纯 Ⅰ预处理 Ⅱ别离提纯Ⅲ 复①浏览全题,确定该流程的目的——由何原料获得何产物〔副产物〕,比照原料与产物;② 了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,并在下一步分析与解题中随时进展联系与调用;③ 解析流程图并思考:从原料到产品依次进展了什么反响?利用了什么原理〔氧化复原?溶解度?溶液中的平衡?〕。
每一步操作进展到什么程度最正确?每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物?杂质或副产物是怎样除去的?无机化工题:要学会看生产流程图,对于比拟陌生且复杂的流程图,宏观把握整个流程,不必要把每个环节的原理都搞清楚,针对问题分析细节。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
高考化学大题专项复习:化学工艺流程题1.中南大学郑雅杰等 3 位老师提出“以含砷废水沉淀还原法制备 As2O3”,有较高的实际应用价值。
某工厂含砷废水含有 H3AsO3、H2SO4、Fe2(SO4)3、Bi2(SO4)3 等,利用该废水提取As2O3 的流程如图所示。
表:金属离子沉淀 pH 值表格(20℃)(1)为了加快中和过程的速率,可以采取的措施有______________(施即可)。
(2)沉淀中的成分,除了 Bi(OH)3 沉淀外,还有。
(3)A 可以循环利用,A 的化学式为_________。
在滤液 1 中,加入 NaOH 调节 pH 为 8 的目的是。
(4)Cu3(AsO3)2 沉淀加入一定量的水调成浆料,通入 SO2,该过程的化学反应方程式是。
(5)按照一定的液固比,将水加入 Cu3(AsO3)2 沉淀中,调成浆料。
当反应温度为25℃,SO2 流量为 16L/h,液固比、时间对砷、铜浸出率的影响如图甲、乙所示。
请选择最适宜的液固比、反应时间:______________、_______________。
(6)一定条件下,用雄黄(As4S4)制备 As2O3 的转化关系如图所示。
若反应中,1mol As4S4(其中 As 元素的化合价为+2 价)参加反应时,转移 28mole-,则物质 a 为_______(填化学式)。
【答案】(1)适当增加氢氧化钠溶液的浓度或加热(2)Fe(OH)3(3)CuSO4 完全沉淀 Cu2+,回收利用铜(4)Cu3(AsO3)2+3SO2+6H2O=Cu3(SO3)2·2H2O+2H3AsO3+H2SO4(5)4:1 60min SO2【解析】(1)为了加快中和的速率,可以通过浓度、温度来调节反应的速率。
(2)根据元素守恒进行判断。
(3)Cu3(SO3)2·2H2O 氧化可以得到 CuSO4,在流程中可以循环利用。
(4)根据氧化还原反应中化合价升降守恒可知 S 的化合价升高,根据信息写出反应物和产物并配平方程式。
(5)根据图象,砷的浸岀率随着液固比增加而増加。
为了减少铜的浸出,适宜的液固比为 4:1。
砷浸出率随反应时间延长而升高,铜浸出率随反应时间延长而降低。
(6)根据电子转移相等计算。
【详解】(1)为了加快中和的速率,可以通过浓度、温度来调节反应的速率,因此可以通过增加氢氧化钠溶液的浓度、加热来加快化学反应速率。
(2)根据含砷废水的成分 H3AsO3、H2SO4、Fe2(SO4)3、Bi2(SO4)3 等,根据元素守恒,除了得到 Bi(OH)3 沉淀外,还有 Fe(OH)3 沉淀。
(3)Cu3(SO3)2·2H2O 氧化可以得到 CuSO4,在流程中可以循环利用。
Cu3(AsO3)2 为了充分回收砷,使用了过量硫酸铜,为了减少铜的损失,应回收利用铜,用 NaOH 调节废水 pH 值至 8。
(4)结合 Cu3(AsO3)2 中 Cu 为+2 价,1molCu3(SO3)2·2H2O 中有 2molCu 显+1 价, 1molCu 显+2 价,根据氧化还原反应中化合价升降守恒可知 S 的化合价升高,根据信息写出反应物和产物并配平方程式:Cu3(AsO3)2+3SO2+6H2O=Cu3(SO3)2·2H2O+2H3AsO3+H2SO4。
(5)根据图象,砷的浸岀率随着液固比增加而増加,但同时铜的浸岀率也随着液固比増加而升高。
为了减少铜的浸出,适宜的液固比为 4:1。
砷浸出率随反应时间延长而升高,铜浸出率随反应时间延长市降低。
当反应为 60min 时,砷浸出率较大和铜浸出率较小,继续延长反应时间,砷、铜浸出率变化不大。
因此,选择 60min。
(6)As4S4 中 As 为+2 价、S 为-2 价,且 As 元素被氧化为+3 价的 As2O3,1molAs4S4(其中 As 元素的化合价为+2 价)参加反应时,转移 28mole-,由于 As 的化合价只升高了 1,则 S 元素化合价必须升高 6 价,即 S 元素的化合价由-2 升高为+4 价,因此应为 SO2。
2.钠离子电池由于成本低、资源丰富,成为取代锂离子电池在大规模储能领域应用的理想选择。
作为钠离子电池的正极材料之一,束状碳包覆 K3V2(PO4)3 纳米线电极材料成为关注焦点之一。
其制备工艺流程如图:(资料)①石煤的主要成分为 V2O3,含有 Al2O3、CaO、Fe2O3 等杂质。
②+5 价钒在溶液中的主要存在形式与溶液 pH 的关系如下表。
(1)K3V2(PO4)3 中 V 的化合价为___。
(2)焙烧时,向石煤中加生石灰,将 V2O3 转化为 Ca(VO3)2。
①为了提高焙烧过程中氧化效率,下述工艺步骤方法合理的是___。
a.在回转窑进行富氧焙烧,助燃风气量为煤气量的 0.5~2 倍b.焙烧过程中,在焙烧物料中加入辅助剂,增加物料疏松度和透气性c.窑体进行分段控温d.调控料层厚度为窑体的 2/3 高度②焙烧过程中主要反应的化学方程式为__________。
(3)实验时将 NH4VO3、KOH 和 H3PO4 按物质的量分别为 5mmol、7.5mmol、7.5mmol 依次溶解于 20mL 去离子水中,溶液颜色依次为白色浑浊、无色澄清透明和棕红色透明溶液。
随后再加入 H2C2O4·2H2O,搅拌至溶液变为黄绿色,草酸的量对 K3V2(PO4)3 形貌的影响如下:①实验条件下束状碳包覆 K3V2(PO4)3 纳米线样品制备的最佳条件为。
②亚硫酸钠是常用的还原剂,但实验中不能用亚硫酸钠代替草酸晶体,原因是。
(4)加入的草酸晶体是过量的,其中只有的草酸为还原剂,将 VO3-还原成 VO2+,的草酸以 C2O42-的形式存在,此过程中反应的离子方程式为。
(5)“氩气中煅烧”时,氩气的作用是。
(6)某工厂利用上述工艺流程,用 10t 石煤生产束状碳包覆 K3V2(PO4)3 纳米线0.8064t,若整个过程中钒的总回收率为 80%,则石煤中钒元素的质量分数为___。
【答案】(1)+3(2)① a、b、c ② CaO+O2+V2O3 =Δ Ca VO3 2(3)①草酸质量为 6.0g②草酸在合成束状碳包覆 K2V2(PO4)3 纳米线的过程中不仅做还原剂还影响其形貌(4)2H+ +2VO3- +3H2C2O4 2H2O=2VO22C2O24-+2CO2 +10H2O(5)防止 K2V2(PO4)3 被氧化(6)2.04%【解析】石煤的主要成分为V2O3,含有Al2O3、CaO、Fe2O3等杂质,在空气中焙烧,生成Ca(VO3)2,固体进行酸浸,生成Fe3+、Al3+、Ca2+、VO+2 等,加入萃取剂将含VO+2 的物质萃取,然后进行反萃取操作将含VO+2 的物质提纯,向所得溶液中加入沉淀剂生成NH4VO3,NH4VO3 与KOH、H3PO4 反应后得到棕红色透明含VO3- 溶液,然后向溶液中加入过量草酸晶体发生氧化还原反应,将VO3- 还原成VO2+,然后进行干燥,将固体在氩气中煅烧制备束状碳包覆 K3V2(PO4)3 纳米线,以此解答。
(1)K3V2(PO4)3 中 K 元素化合价为+1 价,PO3-4 带 3 个单位负电荷,根据化合物化合价为0 可知,V 呈+3 价;(2)①a.焙烧过程中 V 元素被氧化,在富氧环境中焙烧有利于提高氧化效率,故 a 符合题意;b.增加物料疏松度和透气性可提高固体反应的效率以及反应速率,可提高氧化效率,故b 符合题意;c.分段控温可防止过热导致固体结块,可提高氧化效率,故 c 符合题意;d.若料层厚度过高,不利于反应的充分进行,因此需降低料层的厚度,故 d 不符合题意;故答案为:a、b、c;②焙烧过程中 V2O3 转化为 Ca(VO3)2,V 元素化合价升高,因此空气中 O2 参加反应,其反应方程式为:CaO+O2+V2O3 =Δ Ca VO3 2 ;(3)①由表格可知,若要制备出均一的束状 K3V2(PO4)3 纳米线,则草酸的量为 6.0g;②草酸在合成过程中作还原剂,由表格可知,草酸晶体的使用量不同,纳米线的形貌也会发生该变,因此选用草酸晶体而不用亚硫酸钠的原因为:草酸在合成束状碳包覆K2V2(PO4)3 纳米线的过程中不仅做还原剂还影响其形貌;(4)草酸只有的草酸为还原剂,草酸被氧化为 CO2,并将VO3- 还原成 VO2+,的草酸以C2O42- 的形式存在,根据氧化还原转移电子守恒、电荷守恒以及原子守恒可知该离子反应方程式为:2H+ +2VO3- +3H2C2O4 2H2O=2VO22C2O24-+2CO2 +10H2O ;(5)K3V2(PO4)3 中 V 呈+3 价,容易被空气中氧气氧化,因此用氩气作保护气,防止K3V2(PO4)3 被氧化;(6)设石煤中钒元素的质量分数为ω,根据整个过程中 V 元素质量守恒可得:m石煤Vω80% = Mm KK33VV22PPOO44332,10t5180% = 2500.84064 ,解得ω=0.0204,则M石煤中钒元素的质量分数为 2.04%。
3.含钒石煤(含有铁、硅、铝、钙、镁等元素的氧化物)中的钒大部分是以 V(III)和 V(IV)形式存在,由含矾石煤提钒的一种工艺流程如图所示:已知:铜铁试剂能与铜、铁、铝、钛等元素形成不溶于水的配合物。
回答下列问题:(1)含矾石煤预制时加入复合添加剂对钒浸出率的影响如图所示,其中最佳复合添加剂为,最佳添加比例为。
(2)如图为“抽滤”实验原理装置图,"抽滤”时抽气泵的作用是渣”经“水洗涤”返回“浸出”的目的是。
(3)已知酸浸液中 V2O24+被 H2O2 氧化成 VO2+,其离子方程;“酸浸式。
“净化除杂”时用铜铁试剂除去所含的 Al3+、Fe3+ 等杂质离子而不通过调节酸浸液pH 的原因是。
(4)“沉钒”的离子反应方程式为。
(5)“煅烧”纯净的沉钒产物过程中,固体残留率与温度变化如图所示。
已知 A 点坐标为(260℃,85.47%)。
则 A 点对应物质的化学式为,B 点对应的物质为 V2O5,则 B 点坐标为。
【答案】(1)Na2CO3/K2CO3 1:1(2)抽走装置中的空气,形成负压,加快过滤速率提高钒浸出率(3)V2O42+ +H2O2=2VO+2 +2H+若调节酸浸液 pH 易生成 Fe(OH)3、Al(OH)3 胶体,胶体会吸附溶液中的钒酸根离子,造成钒损失(4)VO3- +NH 4 =NH4VO3(5)HVO3 (400℃ ,77.78%)【解析】(1)据图可知,Na2CO3/K2CO3 作复合添加剂时,钒浸出率最高,添加比例为 1:1;故答案为:Na2CO3/K2CO3;1:1;(2)"抽滤"比过滤效果好速度快的原因是装置内外压强差大,是利用抽气泵使吸滤瓶中的压强降低,使过滤速度加快;答案为:抽走装置中的空气,形成负压,加快过滤速率;“酸浸渣”经“水洗涤”返回“浸出"可提高钒元素的浸出率;答案为:提高钒浸出率;(3)V2O24+被 H2O2 氧化成 VO2+,H2O2 作氧化剂,其还原产物为水,则离子方程式为:V2O42+ +H2O2=2VO+2 +2H+ ;答案为:V2O42+ +H2O2=2VO+2 +2H+ ;按信息,铜铁试剂能与铜、铁、铝、钛等元素形成不溶于水的配合物而除去,若调节酸浸液 pH 易生成 Fe(OH)3、Al(OH)3 胶体,胶体会吸附溶液中的钒酸根离子,造成钒损失;答案为:若调节酸浸液 pH 易生成 Fe(OH)3、Al(OH)3 胶体,胶体会吸附溶液中的钒酸根离子,造成钒损失;(4)据流程图知,“含钒净化液”中的VO3- 与铵盐中NH4结合生成NH4VO3 沉淀;答案为:VO3- +NH 4 =NH4VO3 ;(5)260℃时若分解生成 HVO3 和 NH3,则剩余固体质量与初始固体质量的百分比为85.47%,所以 A 点(260℃ )对应物质的化学式为 HVO3;答案为:HVO3;B 点对应的物质为 V2O5 ,根据质量变化特点,可以得出剩余固体质量与初始固体质量的百分比为18212 100% ≈77.78%,则 B 点坐标为(400℃,77.78%);答案为:(400℃,11777.78%)。