选修2《化学与技术》填空题专题训练
1.草酸(乙二酸)可作还原剂和沉淀剂,用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸(含2个结晶水)的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为 。
(2)该制备工艺中有两次过滤操作,过滤操作①的滤液是 ,滤渣是 ;过滤操作②的滤液是 和 ,滤渣是 。
(3)工艺过程中③和④的目的是 。
(4)有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯,其中含有的杂质主要是 。
(5)结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。称量草酸成品0.250g溶于水中,用0.0500 mol/L的酸性KMnO4溶液滴定,至粉红色不消褪,消耗KMnO4溶液15.00mL,反应的离子方程式为 ;列式计算该成品的纯度 。
【答案】
【解析】
2.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,主要流程如下:
部分含钒物质在水中的溶解性如下:
物质 VOSO4 V2O5 NH4VO3 (VO2)2SO4
溶解性 可溶 难溶 难溶 易溶
回答下列问题:
(1)工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法,该反应的氧化剂为_____________。
(2)滤液中含钒的主要成分为______________(填化学式)。
(3)该工艺中反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一,该步反应的离子方程式____;沉钒率的高低除受溶液pH影响外,还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度。根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为___________、_________℃。
(4)用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液,以测定反应②后溶液中含钒量,反应方程式为:2VO2++H2C2O4+2H+=2VOn+ + 2CO2↑+ mH2O,其中n、m分别为______________、________ 。
(5)全钒液流电池的电解质溶液为VOSO4溶液,电池的工作原理为:
电池放电时正极的电极反应式为 。
【答案】(15分)(1)V2O5(1分)(2)VOSO4(2分)(3)NH4++VO3- =NH4VO3↓(2分);
4(2分);80(2分) (4)2(2分);2(2分) (5)VO2++ 2H++e-= VO2++H2O(2分)
【解析】
试题分析:(1)铝和五氧化二钒发生铝热反应的方程式为:3V2O5+10Al 6V+5Al2O3,反应中氧化剂是V2O5;
(2)根据溶解性表知,V2O5难溶,VOSO4可溶,因此滤渣是V2O5,滤液中含矾的主要成分的化学式为VOSO4;
(3)根据NH4VO3难溶可知,反应③是复分解反应,方程式为NH4++VO3- =NH4VO3↓;根据图像可知氯化铵系数为4、温度为80℃时沉淀率最高,所以最佳控制氯化铵系数和温度为4和80℃。
(4)根据方程式2VO2++H2C2O4+2H+=2VOn+ + 2CO2↑+ mH2O可知草酸中碳元素的化合价从+3价升高到+4价,失去1个电子,1mol草酸失去2mol电子,则根据电子得失守恒可知氧化剂得到2mol电子,所以1mol VO2+得到1mol电子,