金属钒熔点高、硬度大,具有良好的可塑*和低温抗腐蚀*.工业常用钒炉渣(主要含FeO·V2O3,还有少量Al2O...
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金属钒熔点高、硬度大,具有良好的可塑*和低温抗腐蚀*.工业常用钒炉渣(主要含FeO·V2O3,还有少量Al2O3、CuO等杂质)提取金属钒,流程如图:
已知:
I.钒有多种价态,其中+5价最稳定.钒在溶液中主要以VO2+和VO3-的形式存在,存在平衡:VO2++H2O⇌VO3+2H+.
Ⅱ.部分离子的沉淀pH:
Cu2+ | Fe2+ | Fe3+ | |
开始沉淀PH | 5.2 | 7.6 | 2.7 |
完全沉淀PH | 6.4 | 9.6 | 3.7 |
回答下列问题
(1)碱浸步骤中最好选用______________(填字母)
a. NaOH溶液 b.氨水c.纯碱溶液
(2)焙烧的目的是将FeO·V2O3转化为可溶*NaVO3,其中铁元素全部转化为+3价的氧化物,写出该反应的化学方程式___________________________________
(3)溶液1到溶液2的过程中,调节pH至8有两个目的,一是除去________离子,二是促使_________.
(4)沉钒过程中得到NH4VO3沉淀需要洗涤,写出实验室洗涤的*作方法____________________.
(5)常用铝热反应法由V2O5冶炼金属钒,请写出反应的化学方程式____________________________.
(6)钒的化合物也有广泛的用途,如一种新型铝离子可充电电池的结构如图所示.
已知放电时电池反应为xAl+VO2=AlxVO2↓,则放电时正极的电极反应式为___________。
【回答】
【*】a 4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2 Fe3+、Cu2+ VO2+转化为VO3- 洗涤时应往漏斗加水至浸没沉淀,让水自然流下,重复23次 10Al+3V2O55Al2O3+6V VO2+xAl3++3xe-=AlxVO2
【解析】赤泥主要含有FeO·V2O3、Al2O3、CuO,进行碱浸,氧化铝溶解形成偏铝*盐,过滤后滤液1含有偏铝*盐,通入二氧化碳得到*氧化铝沉淀,经过加热分解可得到氧化铝,滤渣1经过空气中焙烧,再用足量的硫*溶解,溶液1中含有铜离子、铁离子,调节pH值到8,铜离子、铁离子沉淀完全,过滤得滤渣2应为*氧化铜和*氧化铁,同时由于溶液中存在平衡VO2++H2O⇌VO3-+2H+,*过量会抑制的生成NH4VO3,所以要调节溶液的pH值,过滤得溶液2中主要含钒元素以VO2+和VO3-的形式存在,再加入硫*铵转化为NH4VO3, NH4VO3焙烧得到V2O5,V2O5,发生铝热反应得到V。
(1)根据上面的分析可知,碱浸要使氧化铝溶解,所以只能用强碱,故选a。本小题*为:a。
(2)焙烧的目的是将FeO·V2O3转化为可溶*NaVO3,其中铁元素全部转化为+3价的氧化物,根据此信息可知方程式为4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2。本小题*为:4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2。
(3)溶液1到溶液2的过程中,调节pH至8一是能使铜离子、铁离子沉淀完全,二是由于溶液中存在平衡VO2++H2O⇌VO3-+2H+,*过量会抑制的生成NH4VO3。本小题*为:Fe3+、Cu2+;VO2+转化为VO3-。
(4)沉钒过程中得到NH4VO3沉淀需要洗涤,洗涤时应往漏斗加水至浸没沉淀,让水自然流下,重复23次。本小题*为:洗涤时应往漏斗加水至浸没沉淀,让水自然流下,重复23次。
(5)铝热反应由V2O5冶炼金属钒的化学方程式为10Al+3V2O55Al2O3+6V。本小题*为:10Al+3V2O55Al2O3+6V。
(6)该电池的负极为铝,失电子发生氧化反应,电极反应式为Al-3e-=Al3+。电池的总反应为xAl+VO2=AlxVO2↓,则正极反应为总反应减去负极反应,正极电极反应式为VO2+xAl3++3xe-=AlxVO2。本小题*为:VO2+xAl3++3xe-=AlxVO2。
知识点:金属元素的单质及其化合物
题型:综合题
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