2025届高三化学一轮复习 “钒”山越岭，直击高考——工业流程问题

“钒”山越岭，直击高考 1．钒(V)：常温下不活泼，不与空气、水、苛性碱作用，也不与非氧化性的酸作用，但溶于氢氟酸，也溶于强氧化性的酸(如硝酸和王水)中 2．五氧化二钒 (1)两性氧化物，但以酸性为主：V2O5＋6NaOH===2Na3VO4＋3H2O (2)1 800 ℃发生分解反应：2V2O52V2O4＋O2↑ (3)微溶于水，可形成稳定的胶体，有较强的氧化性： V2O5＋6HCl===2VOCl2＋Cl2＋3H2O 3．VO2＋、VO：在酸性介质中，VO具有强氧化性 VO＋Fe2＋＋2H＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O， 2VO＋H2C2O4＋2H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋2H2O 4．钒酸盐 偏钒酸盐(NH4VO3)、正钒酸盐(Na3VO4)等在加热条件下不稳定，2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O 1．（江苏省扬州市2024-2025学年高三上学期开学考试化学试题）五氧化二钒是广泛用于冶金、化工等行业的催化剂。由富钒废渣制备的一种流程如下： 已知：①溶于水，难溶于水。 ②部分含钒(五价)物质在水溶液中的主要存在形式： pH <1.0 1.0～4.0 4.0～6.0 6.0～8.5 8.5～13.0 >13.0 主要存在形式 多钒酸根 多钒酸根 备注 多钒酸盐在水中溶解度较小 (1)写出基态V原子的价层电子排布式 。 (2)“酸浸”时，将转化为的离子反应方程式为 。 (3)通过“调pH、萃取、反萃取”等过程，可制得溶液。已知能被有机萃取剂(简称ROH)萃取，其萃取原理可表示为：(水层)＋ROH(有机层)(有机层)(水层)。 反萃取中，反萃取率随着pH的升高呈现先增大后减小的趋势，其原因是 。 (4)“沉钒”时，向pH为8的溶液中加入过量的溶液，析出沉淀。加入过量的溶液的目的是 。 (5)在空气中灼烧得。写出该反应的化学方程式 。 (6)可溶于强酸强碱。不同pH、不同钒元素浓度时，价V存在形态如图所示。 ①将溶解在烧碱溶液中，剩余溶液的，反应的离子方程式为 。 ②具有对称结构，其结构式可表示为 。 2．（河北省石家庄市部分重点高中2023-2024学年高三上学期2月期末化学试题）铬、钥在工业生产中具有重要的应用，从红铬矿渣(主要含有和，还含有少量铁、铝、硅等氧化物)中分离提取铬和钒的一种流程如图所示： 已知：沉淀的范围如下表。 物质 开始沉淀的 4.6 7.5 1.9 4.1 完全沉淀的 5.9 9.0 3.2 回答下列问题： (1)“焙烧”前需要研磨的目的是 ，若焙烧后铬与钒均生成其最高价含氧酸盐，请写出焙烧生成的化学方程式： 。 (2)“溶浸渣”的主要成分是 (写化学式)，第一次“调”的范围为 。 (3)在实验室中模拟“除硅”后的分离操作中所用到的玻璃仪器有 、 和烧杯。 (4)已知焙烧后钒以形式存在，“提取钒”步骤中，将溶液调到1.8左右得到沉淀，该反应的离子方程式为 ，此时铬元素的主要存在形式为 。 (5)若最终得到氢氧化铬的沉淀质量为，第三次“调”时铬元素只有的沉淀分离出来，则“还原”步骤理论上转移的电子数为 (设为阿伏加德罗常数的值)。 (6)一种含钒的氧化物晶胞结构如图所示，已知表示阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为 (列出计算式即可)。 3．（河南省部分学校2024-2025学年高三上学期开学考试化学试题）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、硅磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的-种流程如图所示： 已知：最高价含铬酸根在酸性介质中以形式存在，在碱性介质中以形式存在。 回答下列问题： (1)“煅烧”前粉碎铬钒渣的目的是 。 (2)基态Cr原子的价层电子轨道表示式为 。 (3)“沉淀”“还原”步骤中稀硫酸能否换成稀盐酸？ (填“能”或“否”)，写出可能的原因： 。 (4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以和的形式沉淀，为达到该目的使用的试剂除外还需要另外一种，写出该试剂的化学式： 。 (5)“还原”步骤中，若用还原，会生成较稳定的蓝色的过氧化铬(，Cr为价)，分析分子中存在过氧键的数目为 (表示阿伏加德罗常数的值)，生成的离子反应方程式为 。 (6)若取10吨铬钒渣进行上述流程，V元素在整个流程中利用率为95%，最终生成1.8吨，则该铬钒渣中V元素的质量分数为 %(保留三位有效数字)。 4．（广东省佛山市南海区2024-2025学年高三上学期开学摸底测试化学试题）铬、钒具有广泛用途。从铬钒渣(主要含及少量)中分离提取铬和钒的流程如下： 已知：①“酸浸”过程中，转化为； ②有机溶剂对的萃取率高于；且只萃取不萃取； ③最高价铬酸根在酸性介质中以存在，碱性介质中以存在。 (1)“焙烧”中，生成的中铬的化合价为 。 (2)“酸浸”中，钒由转化为，反应的离子方程式为 。 (3)“操作1”“操作2”中，添加的物质分别为 (填标号)。 A．        B．        C． (4)“萃取”中，有机溶剂提供配原子与配位：  ，则化合物中提供空轨道的原子为 (写化学符号)，从平衡移动角度分析，提出一种有利于提高萃取率的措施为 。 (5)“沉钒”后，若溶液中小于，则应控制溶液中高于 [反应对应条件下，]。 (6)“除硅”中，使用调节，滤渣的主要成分为 (填化学式)。 (7)系列涂层具有良好的耐磨和耐腐蚀性。氮化铬晶体可描述为如下图所示的两个立方体交替出现的晶体结构。氮化铬晶体中一个N周围与其最近的的个数为 。氮化铬晶胞中，的位置为面心和顶点，N的位置为 。为阿伏加德罗常数，则氮化铬晶胞的密度为 。 5．（河南省名校联盟2023-2024学年高三下学期教学质量检测（3月）理科综合试卷-高中化学）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示： 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在。 回答下列问题： (1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为 (填化学式)。 (2)“浸取”步骤中，为了提高浸取率，结合工业生产实际，可以采取的措施有： (答两条)。 (3)“沉淀”步骤中需严格控制稀硫酸的用量，只需将溶液调至弱碱性。若加入稀硫酸偏多，某种杂质将不能有效除去，原因是 。“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以和的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，其原因是 。 (4)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠()溶液。 ①理论上，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 ； ②若用过氧化氢还原过程中还会生成较稳定的蓝色的过氧化铬(，Cr为＋6价)。分子中存在过氧键，其结构式可表示为 。 (5)是一种灰绿色粉末，其化学性质与相似，试写出与NaOH溶液反应的离子方程式 。 6．（2024年山西省平遥县第二中学校高三冲刺预测押题卷（二）理综试题-高中化学）钒广泛用于制造结构钢、弹簧钢、工具钢和钢轨，特别对汽车和飞机制造业有重要意义。从某钒矿石焙砂中提取钒的主要流程如下： 已知：①滤液1中的阳离子主要有、、、等； ②“操作2”过程可表示为。 (1)若在“酸浸”时加热,其目的是 。 (2)“还原”过程中，铁粉与反应生成和，该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。 (3)“操作1”用到的硅酸盐仪器有烧杯、 (填仪器名称)；“操作2”、“操作3”的名称分别为“萃取”和“反萃取”，都用到的硅酸盐仪器为分液漏斗，进行“萃取”和“反萃取”操作时，需要放气，下图中正确的放气图示为 (填字母)。 A．    B．    C． (4)“操作2”前，若不用石灰乳先中和，萃取效果不好，原因是 。 (5)焙烧得到的在时，溶解为或；在碱性条件下，溶解为或。上述性质说明属于 (填字母)氧化物。 A．碱性    B．酸性    C．两性 (6)“氧化”工序中选用作氧化剂，被氧化为，写出该反应的离子方程式 。 (7)写出“焙烧”过程中的化学方程式 。 7．（四川省成都市崇州市怀远中学2023-2024学年高三上学期期末理综试题-高中化学）工业废弃物铬钒渣中含有价格相对较高且稀缺的钒(V)、铬(Cr)元素，铬钒渣中铬、钒均以低价含氧酸盐(不溶于水，也不溶于碱性溶液)形式存在，杂质的成分主要为、、以及磷的化合物。一种从铬钒渣中分离提取铬和钒的流程如图所示： 已知：①高温下，与固体能发生反应。 ②。 ③25℃时，，；当溶液中离子浓度小于时，可以认为完全沉淀。 (1)“煅烧”时为加快反应速率，可采取的措施为 ；“煅烧”时铬元素被氧化为相应的最高价含氧酸盐，则该最高价含氧酸盐中铬元素的化合价为 价。 (2)写出“煅烧”时与固体反应的化学方程式： 。 (3)试分析，将“浸取”步骤与“沉淀”步骤合并对产品纯度的影响： 。 (4)“还原”时，发生反应的n(氧化剂)∶n(还原剂)= 。 (5)的存在形态的物质的量分数随溶液pH的分布如图。25℃时，通过调节pH使废水中的转化为，溶液中剩余的浓度小于，则调节pH的范围为 {已知：25℃时，｝。 (6)具有两性，溶解在NaOH溶液中得到，写出该反应的离子方程式： ；在时，转化为，向含的溶液中加入氨水可得到微溶于水的，受热最终会分解生成钒的余化物，取234g焙烧，焙烧过程中剩余固体的质量m随温度的变化曲线如图，则b的化学式为 。 8．（大题01化工流程综合题（逐空突破）-【大题精做】冲刺2024年高考化学大题突破 限时集训（新高考专用））铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示： 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在。 回答下列问题： (1)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是 。 (2)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致 ；pH>9时，会导致 。 (3)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1时，溶解为VO或VO3+在碱性条件下，溶解为VO或VO，上述性质说明V2O5具有 (填标号)。 A．酸性 B．碱性 C．两性 9．（天津市南开中学2023-2024学年高三上学期第一次月考化学试题）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等氧化物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如图所示：    已知：i)最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在； ii)pH＜7时，硅元素以H2SiO3形式存在； iii)pH在4-12之间，铝元素以Al(OH)3形式存在。 回答下列问题： (1)Cr元素的价电子轨道表示式 。 (2)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为 (填化学式)。 (3)水浸渣中主要物质为 (填化学式)。 (4)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质为 (填化学式)。 (5)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH以达到最好的除杂效果，下列说法中，正确的是 。 a.若pH过小，磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀 b.若pH过小，会抑制硅酸根离子水解，导致硅酸镁无法完全沉淀 c.若pH过大，会导致镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质 d.若pH过大，溶液中铵根离子浓度增大，降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀 (6)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH＜1时，溶解为VO或VO3+在碱性条件下，溶解为VO或VO，上述性质说明V2O5具有 (填标号)。 A．酸性       B．碱性       C．两性 (7)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为 。 10．（湖南省长沙市平高教育集团2024-2025学年高三上学期八月联合考试化学试题）工业废弃物铬钒渣中含有价格相对较高且稀缺的钒、铬元素，铬钒渣中铬、钒均以低价含氧酸盐(不溶于水，也不溶于碱性溶液)形式存在，杂质的主要成分为以及磷的化合物。一种从铬钒渣中分离提取铬和钒的流程如图所示： 已知：最高价含铬酸根在酸性介质中以形式存在，在碱性介质中以形式存在。 (1)基态基态原子共有 种空间运动状态的电子 (2)“煅烧”时，若铬钒渣中的铬元素被氧化为最高价含氧酸盐，则“煅烧”过程中与发生反应的化学方程式为 。若在实验室中煅烧铬钒渣，能否用陶瓷坩埚： (填“能”或“不能”)，理由是 。 (3)水浸渣的主要成分是 (填化学式)。 (4)“分离钒”步骤中，将溶液调到1.8左右得到沉淀，在时，溶解为或；在碱性条件下，溶解为或，上述性质说明具有 (填标号)。 A．氧化性　　　　B．还原性　　　　　C．两性 (5)“还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液，反应的离子方程式为 。 (6)三价铬的物质的量分数随溶液的分布如图所示。 时，通过调节使废水中的转化为，溶液中剩余的浓度小于，则调节的范围为 (已知：时，)。 11．（山东省菏泽市2023届高三一模考试化学试题）五氧化二钒广泛用于冶金、化工等行业，用作合金添加剂、石油精炼用的催化剂等。科研人员研制了一种从废钒催化剂中(含有、、、、等)回收钒的工艺，其主要流程如下： 回答下列问题： (1)滤渣1的主要成分是 (填化学式)。 (2)已知有机萃取剂萃取的能力比萃取的能力强。滤液2中的含钒离子为 (填化学式)；实验室进行萃取操作时，需要不时打开分液漏斗活塞放气，正确的放气图示 (填标号)。 A． B． C． (3)“酸浸”时，发生反应的离子方程式为 ；“反应”时，加入的不宜过量，其原因是 。 (4)已知溶液中与可相互转化：，且为沉淀，“沉钒”时通入氨气的作用是 。 (5)该工艺流程中，可以循环使用的物质有 。 12．（2024届甘肃省民乐县第一中学高三下学期5月模拟考试化学试卷）钒属于稀有金属，在天然矿物中含量很低。从硫酸厂废弃的钒触媒(主要成分为、、、)中回收的流程如图所示。 回答下列问题： (1)V元素在元素周期表中的位置为 。 (2)“活化焙烧”的目的是使转化为。已知反应过程中能被氧化生成，自身分解也可以生成，则该步骤所得尾气中硫元素的主要存在形式有 (填化学式)。 (3)常温下稀溶液的pH 7(填“>”“<”或“=”，已知的，，的)。“浸出”步骤中有生成，写出该步骤中转化为的离子方程式 。“活化焙烧”时可能有少量的未完全转化，推测“浸出”步骤中加入少量的主要作用是 。 (4)“浓缩”后，溶液中的浓度为0.2mo/L，“沉钒”步骤中钒元素的沉降率为98%，则沉钒后溶液中 mol/L[，假设沉钒过程中溶液体积不变]。 (5)含钒离子在储能领域应用广泛。如图所示的全钒液储能电池装置可实现化学能和电能相互转化，该装置储能时电势高的电极的电极反应式为 ，若储能时转移2mol电子，则正极液储罐中的净变化为 mol。 13．（河北省邢台市2024届高三下学期质量检测一模化学试题）氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体{化学式为，}是一种难溶于水的化合物，它是制备热敏材料VO2的原料。实验室以V2O5为原料，通过还原、转化、沉淀等步骤合成该晶体的流程如下： 溶液氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体 已知：+4价钒在弱酸性条件下具有还原性。 回答下列问题： (1)N2H4为二元弱碱，其在水中的电离过程与NH3类似，其第一步电离方程式为 ，第二步电离方程式为；N2H4与液氧接触能自燃，产物对环境无污染，写出发生反应的化学方程式： 。 (2)步骤ii可通过如图装置完成。 ①装置的优点为 ，检查其气密性的操作为 。 ②实验开始时，先打开 (填“K1”或“K2”)。 ③盛装NH4HCO3溶液的仪器名称为 。 (3)测定氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体粗产品的纯度。 实验步骤：粗产品wg再重复实验两次。 已知：。 ①滴入NaNO2溶液的目的是除去KMnO4，写出其反应的离子方程式： 。 ②若平均消耗cmol/L(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液的体积为amL，则氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体粗产品的纯度为 。 ③若其他操作均正确，但NaNO2的加入量不足，会引起测定结果 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 14．（江苏省苏州市2023-2024学年高三上学期期初调研测试化学试题）五氧化二钒(V2O5)是广泛用于冶金、化工等行业的催化剂。由富钒废渣制备V2O5的一种流程如下：    已知：i．NaVO3溶于水，NH4VO3难溶于水。 ii．部分含钒(五价)物质在水溶液中的主要存在形式： pH <1.0 1.0～4.0 4.0～6.0 6.0～8.5 8.5～13.0 >13.0 主要存在形式 V2O5 多钒酸根 多钒酸根 备注 多钒酸盐在水中溶解度较小 (1)“酸浸”时，MnO2将VO+转化为的离子反应方程式为 。 (2)通过“调pH、萃取、反萃取”等过程，可制得NaVO3溶液。 已知能被有机萃取剂(简称ROH)萃取，其萃取原理可表示为：。 ①萃取前，加盐酸调节溶液的pH为7的目的是 。 ②反萃取中，反萃取率随着pH的升高呈现先增大后减小的趋势的原因是 。 (3)“沉钒”时，向pH为8的NaVO3溶液中加入NH4Cl溶液，析出NH4VO3沉淀。沉钒温度需控制在70℃左右，温度不能过高的原因是 。 (4)NH4VO3在空气中灼烧得V2O5。为测定回收所得V2O5样品的纯度，进行如下实验：称取1.000g灼烧后的样品，用稀硫酸溶解、定容得100mL(VO2)2SO4溶液。量取20.00mL溶液放入锥形瓶中，加入过量的5.00mL0.5000mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液，再用0.01000mol·L-1KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液12.00mL。 已知：； 。 计算V2O5样品的纯度(写出计算过程)。 。 (5)用活化后的V2O5作催化剂，NH3将NO还原为N2的一种反应历程如图所示。V2O5与H2O形成能提供质子的酸性位，NH3以“氢键”形式吸附在酸性位上生成“中间体X”；NO与X反应生成不稳定的“过渡态”物质，随后分解生成N2和H2O。“中间体X”的结构式可表示为： 。    15．（山东省青岛市第一中学2024-2025学年高二上学期第一次月考化学试卷）工业废弃物铬钒渣中含有价格相对较高且稀缺的钒()、铬()元素，铬钒渣中铬、钒均以低价含氧酸盐(不溶于水，也不溶于碱性溶液)形式存在，杂质的主要成分为、、以及磷的化合物。一种从铬钒渣中分离提取铬和钒的流程如图所示： 已知：最高价含铬酸根在酸性介质中以形式存在，碱性介质中以形式存在。 (1)钒()元素在周期表中的位置为 ，其基态原子的价电子排布式为 。 (2)“煅烧”时，若铬钒渣中的铬元素被氧化为最高价含氧酸盐，则“煅烧”过程中与发生反应的化学方程式为 。若在实验室中煅烧铬钒渣，能否用陶瓷坩埚： (填“能”或“不能”)，理由是 。 (3)水浸渣的主要成分是 (填化学式)。 (4)“分离钒”步骤中，将溶液调到左右得到沉淀，在时，溶解为或；在碱性条件下，溶解为或，上述性质说明具有 (填标号)。 a．氧化性    b．还原性    c．两性 (5)“还原”时，反应中 。 16．（山东省青岛市即墨区第一中学2023-2024学年高二下学期6月月考化学试题）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示： 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在。 回答下列问题： (1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为 (填化学式)。 (2)水浸渣中主要有SiO2和 ，若将该水浸渣溶于NaOH溶液，发生的离子反应方程式为 。 (3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要发生的离子反应方程式 。 (4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致 ；pH>9时，会导致 。 (5)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1时，溶解为VO或VO3+，在碱性条件下，溶解为VO或VO，上述性质说明V2O5具有 (填标号)。 A．酸性 B．碱性 C．两性 (6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为 。 17．（陕西省渭南市尚德中学2023-2024学年高三上学期期中考试化学试卷）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如图所示： 已知：最高价含铬酸根在酸性介质中以形式存在，在碱性介质中以形式存在。 回答下列问题： (1)若铬钒渣中铬的含氧酸盐为，则“煅烧”过程中发生反应的化学方程式为 。若在实验室中进行煅烧铬钒渣， (填“能”或“不能”)用陶瓷坩埚，理由是 。 (2)是 (填“酸性”、“碱性”或“两性”)氧化物，写出它在日常生活中的一种用途： 。 (3)“沉淀”步骤中生成反应的离子方程式为 。 (4)“还原”步骤中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．(1) (2) (3)pH升高，增大，有利于反应向反萃取方向进行，的反萃取率增大；但过大，价钒主要以或多钒酸根的形式存在，的反萃取率减小 (4)促进充分沉淀 (5) (6) (双键写成配位键正确) 【分析】钒渣用硫酸、MnO2“酸浸”将VO+转化为；“酸浸”后的溶液通过“调pH、萃取、反萃取”等过程，可制得NaVO3溶液；NaVO3溶液中加入NH4Cl溶液得到NH4VO3沉淀，NH4VO3在空气中灼烧得V2O5。 【详解】（1）钒是23号元素，钒基态原子的价层电子排布式为3d34s2； （2）“酸浸”时，MnO2将VO+转化为，V元素的化合价由+3价升至+5价，MnO2被还原成Mn2+，Mn元素的化合价由+4价降至+2价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为； （3）反萃取率随着pH的升高呈现先增大后减小的趋势，其原因是pH升高，增大，有利于反应向反萃取方向进行，的反萃取率增大；但过大，价钒主要以或多钒酸根的形式存在，的反萃取率减小； （4）过量的溶液目的是促进充分沉淀； （5）在空气中灼烧得、NH3和H2O，化学方程式为； （6）①由钒原子个数守恒可知，与氢氧化钠溶液反应所得溶液中钒元素的浓度为，则溶液中﹣lg c(V)=1，溶液中，溶液pH为12，由图像可知﹣lg c(V)=1和pH=12时，+5价钒元素的存在形式为，则与NaOH 溶液反应的离子方程式为； ②钒元素化合价为+5价，具有对称结构，其结构式可表示为。 2．(1) 增大接触面，加快反应速率 (2) (3) 漏斗 玻璃棒 (4) (5) (6) 【分析】从红铬矿渣(主要含有和，还含有少量铁、铝、硅等氧化物)为原料提取金属铬和钒，首先加入Na2CO3、空气焙烧，得到氧化铁、偏铝酸钠、硅酸钠和、NaVO3，“溶浸渣”的主要成分是，然后加入硫酸，偏铝酸钠转化为氢氧化铝，加硫酸镁除硅，再加稀硫酸，NaVO3转化为V2O5，滤液加入硫酸铁，调pH得到氢氧化铬，据此分析； 【详解】（1）“焙烧”前需要研磨的目的是增大接触面，加快反应速率；焙烧生成的化学方程式：； （2）由流程可知“溶浸渣”的主要成分是，其余物质均可以发生反应；第一次调的目的是除掉氢氧化铝，但是不能使硅酸沉淀，所以调的范围为； （3）过滤需要用到的玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒； （4）“提取钒”步骤中，将溶液调到1.8左右得到沉淀，该反应的离子方程式为；在酸性条件下，铬元素主要以的形式存在； （5）理论上生成的的沉淀为，由关系式，则“还原”步骤理论上转移电子的物质的量为，即电子数为； （6）该晶胞中，位于面上和晶胞内部的原子数为，位于顶点和体心的原子数为，则该晶体的密度 3．(1)增大接触面积，加快反应速率。 (2) (3) 否 盐酸具有还原性，具有强氧化性，二者会发生氧化还原反应，且产生氯气污染环境 (4) (5) 2 (6)10.6 【分析】铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、硅、磷等的化合物，粉碎后加入Na2CO3、NaOH、通入空气进行煅烧，将铁元素转化为Fe2O3，硅元素转化为Na2SiO3，铬元素转化为Na2CrO4；加入H2O浸取，得到Fe2O3；过滤后，往滤液中加入稀硫酸，生成H2SiO3沉淀；过滤后，往滤液中加入MgSO4溶液、(NH4)2SO4溶液，生成MgSiO3、MgNH4PO4沉淀；过滤后，往滤液中加入稀硫酸调节溶液的pH，将钒转化为V2O5；过滤后，往滤液中加入Na2S2O5溶液，并调节pH，生成Cr(OH)3沉淀。 【详解】（1）粉碎增大固气的接触面积，加快反应速率。 （2） Cr元素位于第4周期第ⅥB族，价电子排布式为，价电子的轨道表示式为。 （3）不能加入稀盐酸调节pH；加入盐酸虽然可以调节pH，但是盐酸具有还原性，具有强氧化性，二者会发生氧化还原反应，且产生氯气污染环境。 （4）根据流程可知，“除硅磷”步骤中，欲使硅、磷分别以和的形式沉淀，需引入含、的盐溶液，结合第（3）问可知应选用。 （5） 分子中存在过氧键，由于Cr为价，则其中与Cr相连的氧原子的化合价为1个价，4个价，其结构式可表示为，所以分子中过氧键的数目为；根据得失电子守恒用还原生成的离子反应方程式为； （6）根据钒元素守恒，V元素在整个流程中利用率为95％，最终生成1.8吨，铬钒渣中钒的质量分数为＝10.6％。 4．(1)+6 (2)2+12H+=6+2Fe3++6H2O (3)B (4) V 适当升高温度 (5) (6)MgSiO3 (7) 6 体心和棱心 【分析】铬钒渣(主要含及少量)在Na2CO3、O2作用下高温焙烧，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐Na2CrO4、，转化为Na2SiO3，加水浸取熔渣，过滤，水浸渣中主要有，水浸液中含有Na2CrO4、Na2SiO3， 加入稀硫酸、硫酸镁调节水浸液的pH使Na2SiO3转化为MgSiO3沉淀，过滤后结晶得到Na2CrO4，水浸渣用硫酸酸浸，钒由转化为，操作1中只萃取三价铁，因此可以加入铁粉使其变成二价铁，但同时也把矾给还原成了+4价，操作2中把矾从+4价再氧化为+5价，达到一个反萃取的目的，让钒从有机溶剂中转移到水层中，再加入NH4Cl沉钒得到NH4VO3，以此解答。 【详解】（1）中Na元素为+1价，O元素为-2价，根据化合价代数和为零可知铬的化合价为+6价。 （2）“酸浸”中，钒由转化为，酸提供氢离子，因此反应中有水生成，离子方程式为：2+12H+=6+2Fe3++6H2O。 （3）操作1中只萃取三价铁，因此可以加入铁粉使其变成二价铁，但同时也把矾给还原成了+4价，操作2中加入氧化剂NaClO3把矾从+4价再氧化为+5价，达到一个反萃取的目的，让钒从有机溶剂中转移到水层中，故选B。 （4）配合物中金属原子提供空轨道，化合物中提供空轨道的原子为V，反应的，为吸热反应，适当升高温度可以让平衡正向移动，有利于提高萃取率。 （5）“沉钒”后，若溶液中小于，则应控制溶液中高于。 （6）由分析可知，“除硅”中，使用调节，使Na2SiO3转化为MgSiO3沉淀。 （7） 氮化铬晶体可描述为如图所示的两个立方体交替出现的晶体结构，则可以表示为：，氮化铬晶体中一个N周围与其最近的的个数为6。氮化铬晶胞中，的位置为面心和顶点，N的位置为体心和棱心。为阿伏加德罗常数，该晶胞中含有=4个Cr，=4个N，则氮化铬晶胞的密度为。 5．(1) (2)粉碎煅烧后的固体、充分搅拌、适当加热、适当延长浸取时间等(任答两条即可) (3) 生成的氢氧化铝会溶于过量的稀硫酸 过小时，磷酸根会与反应使其浓度降低导致减少，除磷率减小，同时可能产生硅酸胶状沉淀不易处理；过大时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成沉淀，导致除硅率减小，同时溶液中铵根离子浓度降低导致无法完全沉淀，除磷率减小(答出“过小时，磷酸根会与反应使其浓度降低，不利于生成；过大时，会导致镁离子生成氢氧化镁沉淀，不利于形成沉淀”即可得满分) (4) 2：3 (5)或 【分析】铬钒渣在碳酸钠和空气中煅烧，钒和铬、铝、硅、磷生成相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有氧化铁的滤渣；向滤液中加入稀硫酸调节溶液将元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝滤渣；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为和沉淀，过滤得到含有、的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。 【详解】（1）最高价铬酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在。故煅烧过程中，铬元素转化为铬酸钠。 （2）粉碎煅烧后的固体、充分搅拌、适当加热、适当延长浸取时间等措施都可以有效提高浸取率； （3）沉淀步骤调到弱碱性的目的是将元素转化为氢氧化铝沉淀，稀硫酸过量，会导致生成的氢氧化铝溶解；根据流程图可知，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为和沉淀，若溶液时，磷酸根会与反应使其浓度降低导致无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不易处理；若溶液时，会导致镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成沉淀，导致除硅率减小，同时溶液中铵根离子浓度降低导致无法完全沉淀，除磷率减小。 （4）①最高价铬酸根在酸性介质中以存在，由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应中铬化合价由+6变为+3，硫元素化合价由+4变为+6，结合电子守恒可知，反应的离子方程式为，则反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2：3； ②分子中存在过氧键，由于为+6价，则其中与相连的氧原子的化合价为1个-2价，4个-1价，其结构式可表示为：。 （5）的性质与相似，则与溶液反应的生成或，离子方程式或。 6．(1)加快反应速率，提高浸出率 (2)2:1 (3) 漏斗、玻璃棒 B (4)若不用石灰乳先中和，溶液中氢离子浓度大，不利于平衡正向移动，所以萃取效果不好 (5)C (6) (7) 【分析】钒矿石焙砂用硫酸浸钒，滤液1中的阳离子主要有、、、等，加铁粉把还原为VO2+、把Fe3+还原为Fe2+，加石灰乳调节pH=2，Fe2+不会沉淀，滤渣2的主要成分为CaSO4，滤液2用有机溶剂萃取VO2+，(有机相)中加硫酸使平衡逆向移动，反萃取VO2+，把VO2+氧化为，加氨水生成(NH4)4H2V10O28沉淀，烧得V2O5。 【详解】（1）在“酸浸”时加热,其目的是加快反应速率，提高浸出率； （2）“还原”过程中，铁粉与反应生成和，V化合价由+5变为+4为氧化剂、铁化合价由0变为+2为还原剂，由电子守恒可知，该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为2:1； （3）“操作1”为分离固液的操作，用到的硅酸盐仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；进行“萃取”和“反萃取”操作时，需要放气，分液漏斗活塞放气时从下口放气，所以正确的放气图示为B； （4）“萃取”过程可表示为，“萃取”前，若不用石灰乳先中和，溶液中氢离子浓度大，不利于平衡正向移动，所以萃取效果不好； （5）既能和酸反应也能和碱反应，故为两性氧化物，故选C； （6）具有氧化锌，能将氧化为，反应中V化合价由+5变为+4、氯化合价由+5变为-1，结合电子守恒可知，该反应的离子方程式：； （7）“焙烧”过程中(NH4)4H2V10O28得V2O5，由质量守恒可知，还生成氨气和水，化学方程式：。 7．(1) 将铬钒渣研磨、适当升高温度 +6 (2)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2 ↑ (3)Fe2O3会溶于稀硫酸引入Fe3+杂质 (4)2:3 (5)6～12 (6) V2O5 【分析】由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠、碳酸钠和空气中煅烧，将钒、铬、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有二氧化硅、氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到氧化铝滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。 【详解】（1）“煅烧”时为加快反应速率，可采取的措施为将铬钒渣研磨、适当升高温度。最高价铬酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在。故煅烧过程中，铬元素转化为铬酸钠Na2CrO4，Cr的化合价为+6价。 （2）二氧化硅和碳酸钠反应产生硅酸钠和二氧化碳，化学方程式为：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2 ↑ 。 （3）由分析可知，用水“浸取”过程中要过滤除去Fe2O3，将“浸取”步骤与“沉淀”步骤合并，Fe2O3会溶于稀硫酸引入Fe3+杂质。 （4）最高价铬酸根在酸性介质中以存在，由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应中铬化合价由+6变为+3，硫元素化合价由+4变为+6，结合电子守恒可知，反应的离子方程式为，则反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2:3。 （5）25℃时，通过调节pH使废水中的转化为，溶液中剩余的浓度小于，溶液中c(OH-)=，pH=6，结合图示信息知，pH在6～12范围之间时，主要以Cr(OH)3存在。 （6）具有两性，溶解在NaOH溶液中得到，离子方程式：，234g的物质的量n()==2mol，在D点，剩余固体质量为182g，此时含V的质量为2mol×51g/mol=102g，则含O的质量为182g-102g=80g，n(O)==5mol，从而得出D点产物的化学式为V2O5， 8．(1)Al(OH)3 (2) 磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理 会导致镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀 (3)C 【分析】煅烧步骤中，铬元素转化为CrO，钒元素转化为VO或VO，铝元素转化为[Al(OH)4]-，硅元素转化为Na2SiO3和Na3PO4，加水后水浸渣是铁的化合物，加入稀硫酸除去Al元素，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，再加入稀硫酸除去钒元素，再用Na2S2O5还原铬元素得到Cr(OH)3。 【详解】（1）由分析可知，沉淀步骤调pH到弱碱性的目的是将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，故答案为：Al(OH)3； （2）由分析可知，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，若溶液pH<9时，磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；若溶液pH>9时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，故答案为：磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；导致镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀； （3）由题给信息可知，五氧化二钒既能与酸溶液反应生成盐和水，又能与碱溶液反应生成盐和水，故为两性氧化物，故选C 9．(1)   (2)Na2CrO4 (3)SiO2、Fe2O3 (4)Al(OH)3 (5)ac (6)C (7)3S2+2Cr2+10H+═4Cr3++6+5H2O 【分析】铬钒渣(铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物)中分离提取铬和钒的流程为：铬钒渣在Na2CO3、NaOH作用下高温焙烧，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐Na2CrO4、NaVO3，铝、硅、磷等的化合物转化为NaAlO2、Na2SiO3、Na3PO4，铁的化合物转化为Fe2O3，加水浸取熔渣，过滤，水浸渣中主要有SiO2和Fe2O3，水浸液中含有NaAlO2、NaVO3、Na2CrO4、Na2SiO3、Na3PO4，加入稀硫酸调溶液的pH到弱碱性时NaAlO2转化为Al(OH)3沉淀，过滤得到含有Al(OH)3的滤渣，再加入MgSO4和(NH4)2SO4除硅磷，使硅、磷分别转化为MgSiO3、MgNH4PO4沉淀，过滤除去沉淀得到含有NaVO3、Na2CrO4的滤液，加入稀硫酸将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，Cr2具有强氧化性，与加入的Na2S2O5反应生成Cr3+，离子方程式为3S2+2Cr2+10H+═4Cr3++6+5H2O，调pH使Cr3+转化为Cr(OH)3沉淀，达到分离提取铬和钒目的，据此分析解答。 【详解】（1）Cr元素位于第4周期第VB族，价电子排布式为3d54s1，价电子的轨道表示式为； （2）由分析可知，煅烧过程中，铬元素转化为Na2CrO4； （3）由分析可知，水浸渣中主要有SiO2、Fe2O3； （4）由分析可知，沉淀步骤调pH到弱碱性的目的是将Al元素转化为Al(OH)3沉淀； （5）、水解呈碱性，“除硅磷”步骤中控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果。若pH过小时溶液的碱性减弱，会与H+反应，使c( )降低，不能完全MgNH4PO4沉淀，同时会与H+反应生成硅酸胶状沉淀，不利于硅、磷转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀；pH过大时溶液的碱性增强，沉淀剂中的Mg2+、分别转化为Mg(OH)2沉淀、NH3•H2O，溶液中c()降低，导致不能完全生成MgNH4PO4沉淀；故答案为ac； （6）“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀。V2O5在pH＜1时，溶解为或VO3+；在碱性条件下，溶解为或，说明V2O5具有两性，故答案为：C； （7）酸性条件下Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，Cr2具有强氧化性，与Na2S2O5反应生成Cr3+，离子方程式为3S2+2Cr2+10H+═4Cr3++6+5H2O。 10．(1)15 (2) 不能 陶瓷坩埚中的SiO2与Na2CO3、NaOH在煅烧时可发生反应 (3)SiO2和Fe2O3 (4)C (5)2+3+10H+=4Cr3++6+5H2O (6)6~12 【分析】由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠、碳酸钠和空气中煅烧，将钒、铬、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有二氧化硅、氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到氧化铝滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。 【详解】（1）基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，共有1+1+3+1+3+5+1=15种空间运动状态的电子； （2）“煅烧”时，若铬钒渣中的铬元素被氧化为最高价含氧酸盐，铬元素转化为铬酸钠Na2CrO4，Cr的化合价为+6价，则“煅烧”过程中NaCrO2与NaOH发生反应的化学方程式为；若在实验室中煅烧铬钒渣，不能用陶瓷坩埚：理由是陶瓷坩埚中的SiO2与Na2CO3、NaOH在煅烧时可发生反应； （3）氧化铁难溶于水，水浸渣中主要有SiO2和Fe2O3； （4），在时，溶解为或；在碱性条件下，溶解为或，说明其性质类似铝的氧化物，具有两性，故选C； （5）最高价铬酸根在酸性介质中以存在，由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应中铬化合价由+6变为+3，硫元素化合价由+4变为+6，结合电子守恒可知，反应的离子方程式为2+3+10H+=4Cr3++6+5H2O； （6）溶液中剩余的浓度小于，=c(Cr3+)c3(OH-)，c(OH-)=10-8mol·L－1，pH=6，由图pH>12时开始溶解，则调节pH的范围为6~12。 11．(1)SiO2 (2) C (3) 过量的将氧化，影响萃取，造成损失 (4)使正向移动，将转化为，同时增大浓度，使逆向移动使NH4VO3尽可能沉淀析出 (5)有机物（有机萃取剂）、NH3和H2O 【分析】从废钒催化剂中回收，由流程可知，“酸浸”时转化为，转成VO2+，FeSO4可使转化为VO2+，氧化铁、氧化铝均转化为金属阳离子，只有SiO2不溶，则过滤得到的滤渣1为SiO2，滤液中加过氧化氢将Fe2＋氧化，再加KOH时，铁离子、铝离子转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，同时中和硫酸，过滤得到的滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3，滤液2萃取、分液，水相中蒸发结晶分离出硫酸钾，有机相1反萃取分离出有机萃取剂，水相含VO2+，氧化时发生3H2O＋ClO＋6VO2+＝6＋Cl−＋6H＋，溶液中与可相互转化：＋H2O＋2H＋，“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，“煅烧”时分解生成V2O5，以此来解答。 【详解】（1）据分析可知，渣1的主要成分是SiO2，故答案为SiO2。 （2）已知有机萃取剂萃取的能力比萃取的能力强，且根据流程分析可知，滤液2中的含钒离子为；分液漏斗活塞放气时从下口放弃，所以正确的放气图示为C，故答案为；C。 （3）“酸浸”时转成VO2+，发生反应的离子反应为；“反应”时，加入的不宜过量，过量的将氧化，影响萃取，造成损失；故答案为；过量的将氧化，影响萃取，造成损失。 （4）溶液中存在平衡，通入氨气，使溶液中OH−浓度增大，消耗了H＋，该平衡正移，从而使尽可能都转化为，另外溶液中存在平衡，通入氨气，使溶液中浓度增大，该平衡逆移，从而使NH4VO3尽可能沉淀析出，则目的为使正向移动，将转化为，故答案为使正向移动，将转化为，同时增大浓度，使逆向移动使NH4VO3尽可能沉淀析出。 （5）NH3和H2O可循环使用，“萃取”和“反萃取”时，有机萃取剂也可循环使用，可以循环使用的物质有有机物（有机萃取剂）、NH3和H2O，故答案为有机物（有机萃取剂）、NH3和H2O。 【点睛】本题考查物质的分离提纯实验，为高频考点，把握制备流程、发生的反应、物质的性质为解答的关键，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，题目难度中等。 12．(1)第四周期ⅤB族 (2)SO2、SO3 (3) > 作为氧化剂将未反应的氧化为，提高产率 (4)0.4 (5) 2 【分析】钒触媒中主要成分为、、、，粉碎后活化焙烧，题干中说明该步骤的主要目的是转化为，使用碳酸氢铵将转化为，经过过滤除去不溶性的杂质，浓缩后进行加入氯化铵进行沉钒，铵根离子浓度增大而生成NH4VO3沉淀，再将NH4VO3在空气中煅烧得到V2O5。 【详解】（1）钒在元素周期表中的位置为第四周期第ⅤB族；故答案为：第四周期第ⅤB族。 （2）在“活化焙烧”中转化为，V元素化合价升高，被氧化为生成，题干说明自身分解也可以生成，那么根据得失电子守恒可知，化合价降低的元素为硫元素，根据配平可知反应为：，则该步骤所得尾气中硫元素的主要存在形式有SO2、SO3，故答案为：SO2、SO3。 （3）常温下，已知的，，的，溶液中存在、，有：，，则，，可知碳酸氢根的水解程度更大，溶液呈碱性，的pH大于7；“活化焙烧”的目的是使转化为，而“浸出”步骤中有生成，同时转化为，反应的离子方程式为：；“活化焙烧”时可能有少量的未完全转化，推测“浸出”步骤中加入少量的主要作用是作为氧化剂将未反应的氧化为，提高产率，故答案为：>；；作为氧化剂将未反应的氧化为，提高产率。 （4）已知：，滤液，为使钒元素的沉降率达到98%，则沉淀后有，则至少应调节，故答案为：0.4。 （5）图中左侧为正极液储罐，右侧为负极液储罐，左侧为电极，右侧为负极，放电时正极电势高于负极，原电池中正极发生还原反应，电极反应式为：，再根据装置图可知负极发生的反应为，储能为充电过程，充电为放电的逆反应，左侧为阳极，电极反应为：，可知理论上电路中转移2mol电子时，会产生4molH+，为平衡右侧电荷，会有2mol氢离子通过质子交换膜移动到右侧，则左侧正极液储罐中的净变化为2mol，故答案为：；2。 13．(1) N2H4•H2O+OH-（或N2H4+H2O+OH-） (2) 随开随用，随关随停(或易于控制反应的发生与停止等合理答案) 关闭K1，然后向漏斗内加水，一段时间后，若漏斗内的液面不再发生变化，则气密性良好(或其他合理答案) K1 三颈烧瓶或三颈瓶 (3) (或) 偏大 【分析】由图可知，装置C中盛放NH4HCO3溶液，装置A中发生反应生成CO2，化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O，将CO2通入装置B（盛装饱和NaHCO3溶液）用于除去CO2中混有的HCl气体，再将CO2通入装置C中，发生反应，最后将气体通入装置D（盛装澄清石灰水），以检验CO2气体；化学计算要用关系式法，利用原子守恒和得失电子守恒找关系进行计算，据此分解题。 【详解】（1）N2H4为二元弱碱，其在水中的电离过程与NH3类似，则第一步电离方程式为：N2H4•H2O+OH-（或N2H4+H2O+OH-），第二步电离方程式为；N2H4与液氧接触能自燃，产物对环境无污染即产生N2和H2O，根据氧化还原反应配平可得，该过程发生反应的化学方程式为：，故答案为：N2H4•H2O+OH-（或N2H4+H2O+OH-）；； （2）①由题干实验装置图可知，装置A使用了启普发生器装置，其优点为随开随用，随关随停(或易于控制反应的发生与停止等合理答案)，检查其气密性的操作为关闭K1，然后向漏斗内加水，一段时间后，若漏斗内的液面不再发生变化，则气密性良好(或其他合理答案)，故答案为：随开随用，随关随停(或易于控制反应的发生与停止等合理答案)；关闭K1，然后向漏斗内加水，一段时间后，若漏斗内的液面不再发生变化，则气密性良好(或其他合理答案)； ②由题干信息可知，+4价钒在弱酸性条件下具有还原性，故实验开始时，先打开K1，产生一段时间CO2将装置内的空气排空，防止O2氧化+4价钒，故答案为：K1； ③由题干实验装置图可知，盛装NH4HCO3溶液的仪器名称为三颈烧瓶或三颈瓶，故答案为：三颈烧瓶或三颈瓶； （3）①滴入NaNO2溶液的目的是除去KMnO4，酸性高锰酸钾具有强氧化性，能够将亚硝酸钠氧化成硝酸钠，反应的离子方程式为，故答案为：； ②由题干信息可知，本实验先用酸性高锰酸钾溶液将+4价钒氧化为，然后用NaNO2除去KMnO4后，再用尿素除去NaNO2，最后用(NH4)2Fe(SO4)2来滴定离子，故根据V守恒可知，n{}=n()=ac×10-3mol，则氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体粗产品的纯度为=(或)，故答案为：(或)； ③若其他操作均正确，但NaNO2的加入量不足，亚硝酸根在酸性条件下能够氧化Fe2+，即将导致消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积偏大，即a偏大，故会引起测定结果偏大，故答案为：偏大。 14．(1)VO++MnO2+2H+=+Mn2++H2O (2) 使溶液中的钒微粒以形式存在；减小c(OH-)，有利于向萃取方向进行，提高的萃取率 pH升高，c(OH-)增大，有利于反应向反萃取方向进行，的反萃取率增大；但c(OH-)过大，+5价钒主要以或多钒酸根的形式存在，的反萃取率减小 (3)温度过高，NH3∙H2O受热分解，溶液中c()减小，不利于NH4VO3的析出 (4)n(Fe2+)总=0.5000mol/L×5.00×10-3L=2.500×10-3mol 由~5Fe2+知过量的n(Fe2+)=5n()=5×0.01000mol/L×12.00×10-3L=6.000×10-4mol 与反应的n(Fe2+)=2.500×10-3mol-6.000×10-4mol=1.900×10-3mol 由V2O5~2~2Fe2+知n(V2O5)=×1.900×10-3mol=9.500×10-4mol V2O5样品的纯度为×100%=86.45% (5)   【分析】钒渣用硫酸、MnO2“酸浸”将VO+转化为；“酸浸”后的溶液通过“调pH、萃取、反萃取”等过程，可制得NaVO3溶液；NaVO3溶液中加入NH4Cl溶液得到NH4VO3沉淀，NH4VO3在空气中灼烧得V2O5。 【详解】（1）“酸浸”时，MnO2将VO+转化为，V元素的化合价由+3价升至+5价，MnO2被还原成Mn2+，Mn元素的化合价由+4价降至+2价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为VO++MnO2+2H+=+Mn2++H2O； （2）①根据部分含钒(五价)物质在水溶液中的主要存在形式知，萃取前，加盐酸调节溶液的pH为7的目的是：使溶液中的钒微粒以形式存在；同时H+与OH-结合成H2O，c(OH-)减小，有利于向萃取方向进行，提高的萃取率； ②反萃取中，反萃取率随着pH的升高呈现先增大后减小的趋势的原因是：pH升高，c(OH-)增大，有利于反应向反萃取方向进行，的反萃取率增大；但c(OH-)过大，+5价钒主要以或多钒酸根的形式存在，的反萃取率减小； （3）“沉钒”时，向pH为8的NaVO3溶液中加入NH4Cl溶液，析出NH4VO3沉淀，由于溶液呈碱性故有NH3∙H2O生成；沉钒温度需控制在70℃左右，温度不能过高的原因是：温度过高，NH3∙H2O受热分解，溶液中c()减小，不利于NH4VO3的析出； （4）由反应+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，过量的Fe2+物质的量为5×0.01000mol/L×12.00×10-3L=6.000×10-4mol；加入的Fe2+的总物质的量为0.5000mol/L×5.00×10-3L=2.500×10-3mol，则与反应的Fe2+物质的量为2.500×10-3mol-6.000×10-4mol=1.900×10-3mol，根据反应+Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O知，的物质的量为1.900×10-3mol，根据V守恒，20.00mL溶液中溶解的V2O5物质的量为9.500×10-4mol，V2O5样品的纯度为×100%=86.45%； （5） V2O5与H2O形成能提供质子的酸性位，NH3以“氢键”形式吸附在酸性位上生成“中间体X”，NO与X反应生成不稳定的“过渡态”物质，结合反应历程的图示可知，“中间体X”的结构式为  。 15．(1) 第四周期第VB族 3d34s2 (2) 4+3O2+4NaOH4Na2CrO4+2H2O 不能 陶瓷坩埚中的SiO2与Na2CO3、NaOH在煅烧时可发生反应 (3)Fe2O3 (4)c (5)2:3 【分析】铬钒渣中铬、钒均以低价含氧酸盐(不溶于水，也不溶于碱性溶液)形式存在，杂质的主要成分为、、以及磷的化合物。由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠、碳酸钠和空气中煅烧，将钒、铬、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素还原为三价铬离子，调节溶液pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。 【详解】（1）钒()是23号元素，在周期表中的位置为第四周期第VB族，其基态原子的价电子排布式为3d34s2。 （2）“煅烧”时，铬钒渣中的铬元素被氧气氧化为最高价含氧酸盐，Cr的最高价为+6，产物为Na2CrO4，则“煅烧”过程中与发生反应的化学方程式为4+3O2+4NaOH4Na2CrO4+2H2O。若在实验室中煅烧铬钒渣，不能用陶瓷坩埚：理由是陶瓷坩埚中的SiO2与Na2CO3、NaOH在煅烧时可发生反应。 （3）由分析可知，用水“浸取”过程中要过滤除去Fe2O3，水浸渣的主要成分是Fe2O3。 （4）在时，溶解为或；在碱性条件下，溶解为或，上述性质说明既能与酸反应又能与碱反应，具有两性，故选c。 （5）“还原”时，最高价含铬酸根在酸性介质中以形式存在，可知此时Cr元素以Na2Cr2O7形式存在，Na2Cr2O7与Na2S2O3反应生成硫酸钠和Cr3+，Na2CrO4中Cr元素化合价由+6降低为+3、Na2S2O5中S元素化合价由+4升高为+6，Na2Cr2O7是氧化剂、Na2S2O5是还原剂，根据得失电子守恒，反应中2:3。 16．(1)Na2CrO4 (2) Fe2O3 SiO2+2OH-=+H2O (3)+H++H2O=Al(OH)3↓ (4) 磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理 会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀 (5)C (6)2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O 【分析】铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物。铬钒渣和碳酸钠、氢氧化钠混合煅烧生成Na2CrO4、钒酸钠、偏铝酸钠、硅酸钠、磷酸钠、氧化铁，加水“浸取”， SiO2和Fe2O3不溶于水，过滤，滤渣为SiO2和Fe2O3，滤液中含有Na2CrO4、钒酸钠、偏铝酸钠、硅酸钠、磷酸钠，加稀硫酸调pH到弱碱性，偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀除铝，滤液加硫酸镁、硫酸铵生成MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀“除硅磷”，滤液加稀硫酸调pH到1.8左右得到V2O5沉淀，过滤，滤液加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液把Cr2O还原为Cr3+。 【详解】（1）煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，在碱性介质中以CrO存在，含铬化合物主要为Na2CrO4； （2）煅烧时铁的化合物转化为Fe2O3，Fe2O3难溶于水，水浸渣中主要有SiO2和Fe2O3，若将该水浸渣溶于NaOH溶液，SiO2和NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，发生的离子反应方程式为SiO2+2OH-=+H2O； （3）“沉淀”步骤调pH到弱碱性，偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，主要发生的离子反应方程式+H++H2O=Al(OH)3↓； （4）“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；pH>9时，会导致会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀； （5）V2O5在pH<1时，溶解为VO或VO3+在碱性条件下，溶解为VO或VO，V2O5和酸碱均能反应，上述性质说明V2O5具有两性，选C； （6）最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，Cr2O被Na2S2O5还原为Cr3+，反应的离子方程式为2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O。 17．(1) (或，或其他合理答案 不能 、NaOH均能与陶瓷坩埚中的发生反应或其他合理答案 (2) 碱性 用作红色颜料 (3) (4)2：3 【分析】铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，加入Na2CO3、NaOH、通入空气进行煅烧，将铁元素转化为Fe2O3，硅元素转化为Na2SiO3，铬元素转化为Na2CrO4；加入H2O浸取，得到Fe2O3；过滤后，往滤液中加入稀硫酸，生成H2SiO3沉淀；过滤后，往滤液中加入MgSO4溶液、(NH4)2SO4溶液，生成MgSiO3、MgNH4PO4沉淀；过滤后，往滤液中加入稀硫酸调节溶液的pH，将钒转化为V2O5；过滤后，往滤液中加入Na2S2O5溶液，并调节pH，生成Cr(OH)3沉淀。 【详解】（1）若铬钒渣中铬的含氧酸盐为NaCrO2，则“煅烧”过程中NaCrO2转化为Na2CrO4，发生反应的化学方程式为或。陶瓷中含有的SiO2能与NaOH、Na2CO3发生反应，若在实验室中进行煅烧铬钒渣，不能用陶瓷坩埚，理由是：Na2CO3、NaOH均能与陶瓷坩埚中的SiO2发生反应； （2）Fe2O3对应的碱为Fe(OH)3，所以Fe2O3是碱性氧化物，它在日常生活中的一种用途：用作红色颜料。 （3）“沉淀”步骤中，Na2SiO3溶液中加入稀硫酸，生成H2SiO3沉淀，离子方程式为； （4）“还原”步骤中，Na2Cr2O7溶液中加入Na2S2O5溶液，发生氧化还原反应：2Na2Cr2O7+3Na2S2O5+5H2SO4=5Na2SO4+2Cr2(SO4)3+5H2O，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$