为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺。己知:V可形成VO2+、VO2+、VO3-等多种离

为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺。己知:V可形成VO2+、VO2+、VO3-等多种离

题型:不详难度:来源:
为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺。己知:V可形成VO2+、VO2+、VO3-等多种离子;部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示:
物质
VOSO4
V2O5
NH4VO3
(VO2)2SO4
溶解性
可溶
难溶
难溶
易溶
 

该工艺的主要流程如下:
请回答下列问题:
(1)工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法,其反应的化学方程式为      
(2)反应①的目的是      
(3)若用NaOH溶液调节pH,则转化②的离子方程式为     
(4)实验室中实现反应③所需主要仪器除三脚架、泥三角、酒精灯外,必不可少的是    
(5)V2O5为硫酸工业接触室中的重要催化剂,其催化反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,在容积为2.0 L的密闭容器中充入2 mol SO2、1 mol O2,一定条件下达到平衡,SO3的体积分数为
①该条件下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 的平衡常数为_____;
②下列措施能使增大的是_____。
A.升高温度
B.保持温度和容积不变,再充入2 mol He
C.保持温度和容积不变,再充入2 mol SO2和1 mol O2
D.不用V2O5作催化剂,改用其它更高效催化剂
答案
(14分)(1)3V2O5+10Al6V+5Al2O3(2分);(2)将V2O5转化为可溶的VOSO4(2分)
⑶VO2+2OH=VO3+H2O(3分) ⑷坩埚(2分); ⑸1620(3分);C(2分)
解析

试题分析:(1)铝是活泼的金属,能和金属氧化物发生铝热反应,所以铝和五氧化二钒发生铝热反应的化学方程式为3V2O5+10Al6V+5Al2O3
(2)根据溶解性表知,滤渣是V2O5,酸性条件下,V2O5和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成可溶性的VOSO4,所以反应①的目的是将V2O5转化为可溶的VOSO4
(3)VOSO4有强氧化性,能把氯酸钾氧化,自身被还原成(VO22SO4。在碱性条件下,VO2转化为VO3,反应的离子方程式是VO2+2OH=VO3+H2O。
(4)固体加热需要在坩埚中进行,因此必不可少的是坩埚。
(5)①             2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始浓度(mol/L)   1.0      0.5          0
转化浓度(mol/L)   2x       x            2x
平衡浓度(mol/L)  1.0-2x  0.5-x        2x
一定条件下达到平衡,SO3的体积分数为
则有
解得x=0.45
所以该温度下可逆反应的平衡常数K==1620
②A.正方应是放热反应,则升高温度平衡向逆反应方向移动,因此减小;
B.保持温度和容积不变,再充入2 mol He,反应物和生成物的浓度不变,平衡不移动,因此不变;
C.保持温度和容积不变,再充入2 mol SO2和1 mol O2,相当于是增大压强,平衡向正方应移动,因此增大;
D.催化剂只能改变反应速率,但不能改变平衡状态,因此不用V2O5作催化剂,改用其它更高效催化剂使,不变,答案选C。
举一反三
铁的氧化物可用于脱除煤气中的H2S,该反应原理为:
①Fe3O4 (s)+3H2S(g)+H2 (g)3FcS(s)+4H2O(g)  △H=a kJ • mol-1
②Fe2O3(s)+2H2S(g) + H2(g)2FeS(s)+3H2O(g) △H=bkJ • mol-1
③FeO(s)+H2S(g) FeS(s)+H2O(g)  △H=ckJ· mol-1
温度与平衡常数的关系如图,下列有关说法正确的是
A.a、b、c均小于0
B.压强越大,H2S的脱除率越高
C.温度越高,H2S的脱除率越高
D.反应①、②、③的平衡常数表达式相同

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下列图示与对应的叙述相符的是
A.图I可表示N2+3H22NH3的速率时间图像,t1时刻改变的条件是升高温度
B.图Ⅱ可表示用0.1 000 mol/L醋酸滴定40.00 mL0.1000 mol/LNaOH溶液得到的滴定曲线
C.图Ⅲ可表示NO2平衡转化率与温度、压强的变化关系,由图可知:△H<0、P1<P2
D.图Ⅳ可表示pH相同的NaOH溶液与氨水稀释过程的pH变化.其中曲线a对应氨水

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T℃,向5.0 L恒容密闭容器中充入1.0 molSO3气体,发生反应:2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)
△H="+196" kJ/mol,一段时间后达到平衡,测得此过程中从外界共吸收了19.6 kJ的热量。当温度度不变时,改变某一条件,下列结论正确的是

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硫元素的化合物在生产、生活中有着广泛的应用。
(1)400℃,1.01× Pa下,容积为1.0L的密闭容器中充入0.5molSO2,(g)和0.3 molO2 (g),发生反应中n(SO3)和n(O2)随时间变化的关系如图所示。反应的平衡常数K=_______;0到10 min内用SO2:表示的平均反应速率_________。更具图中信息,判断下列叙述中正确的是_____(填序号)。
A.a点时刻的正反应速率比b点时刻的大
B.c点时刻反应达到平衡状态
C.d点和e点时刻的c(O2)相同
D.若5 00℃,1.01×Pa下,反应达到平衡时,n( SO3)比图中e点时刻的值大
(2)用NaOH溶液吸收工业废气中的SO2,当吸收液失去吸收能力时,25℃时测得溶液的pH=5.6,溶液中Na,H, HSO- 3,SO2- 3离子的浓度由大到小的顺序是__________________
(3)可通过电解法使(2)中的吸收液再生而循环利用(电极均为石墨电极),其工作示意图如下:

HSO- 3在阳极室反应的电极反应式为_______________________________.
阴极室的产物_________________。
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在一定温度下,饱和氯水中存在平衡:Cl2+H2OH+Cl+HClO。下列说法中确的是
A.光照一段时间后,增大
B.加入碳酸钙粉末后,溶液的pH增大
C.加入少量水,由水电离的c(H)减小
D.加入NaOH固体,一定有c(Na)>c(Cl)>c(H)>c(ClO))

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