精练04 化学工艺流程常考元素:钒 -备战2025年高考 化学工艺流程 考点剖析 对点精练(全国通用)(解析版).docx

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精练04化学工艺流程常考元素:钒

1.(24-25高三上·河北衡水·模拟预测)V2O5是制造钒铁合金、金属钒的原料,也是重要的催化剂。钒矿石中含V2O5,杂质为大量Al2O3和少量CaO等,可通过碱熔法从钒矿石中提取纯度较高的V2O5,流程如下:

已知:V2O5是以酸性为主的两性化合物,偏钒酸铵(NH4VO3)与偏钒酸钙[Ca(VO3)2]均难溶于水,在弱碱性环境下,偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙。下列说法错误的是

A.气体②的成分为CO2

B.盐浸工序得到滤渣的成分为CaCO3

C.洗脱工序中洗脱液的主要成分为NaCl

D.延长沉钒时间、增大NH4Cl溶液的浓度有利于沉钒

【答案】A

【详解】钒矿石中含V2O5,杂质为大量Al2O3和少量CaO等,向其中加入NaOH热熔,V2O5先转化为NaVO3,然后NaVO3与CaO反应会产生偏钒酸钙[Ca(VO3)2],Al2O3反应转化为NaAlO2,生成的NaAlO2与CaO反应转化为偏铝酸钙Ca(AlO2)2,再加入纯碱Na2CO3,Ca(VO3)2、Ca(AlO2)2转化为CaCO3沉淀,同时产生可溶性NaVO3、NaAlO2而溶于水,Ca(A1O2)2、Ca(VO3)2、CaCO3难溶于水,过滤除去滤渣,向滤液中加入树脂进行离子交换,经洗脱液洗脱,富集和提纯,再加入NH4Cl溶液沉淀钒,生成NH4VO3沉淀,过滤,再将滤液回流到离子交换工序,将滤渣NH4VO3进行焙烧得到V2O5,据此分析解答。

A.加入NH4Cl溶液沉钒,形成NH4VO3沉淀,将其煅烧,发生反应:2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O,可见反应产生的气体②的主要成分为NH3,A错误;

B.钒矿石中含V2O5及大量Al2O3和少量CaO等杂质,在用NaOH热熔时,V2O5转化为偏钒酸钙[Ca(VO3)2],Al2O3转化为Ca(AlO2)2,然后加入纯碱盐浸,Ca(VO3)2、Ca(AlO2)2反应产生CaCO3沉淀,同时得到可溶性物质NaVO3、NaAlO2,故盐浸工序得到滤渣的成分主要为CaCO3,B正确;

C.由离子交换树脂的组成可知,洗脱液中应含氯离子,考虑到水浸所得溶液中含有钠离子,为避免引入其它杂质离子,且氯化钠价廉易得,洗脱工序中洗脱液的主要成分为NaCl,C正确;

D.沉钒过程是生成NH4VO3沉淀,因此延长沉钒时间、增大NH4Cl溶液的浓度,有利于沉钒,D正确;

故合理选项是A。

2.(24-25高三上·河南·模拟预测)氧钒碱式碳酸铵晶体{,难溶于水),是制备热敏材料的原料。其制备过程如下。下列说法正确的是

A.是铵盐,也是碳酸氢盐,其分类方法为树状图法

B.氧钒碱式碳酸铵晶体中Ⅴ的化合价为

C.从环保角度考虑,步骤Ⅰ不能使用浓盐酸代替

D.步骤Ⅱ可能需要分液漏斗、烧杯、玻璃棒等仪器

【答案】C

【详解】A.是铵盐,也是碳酸氢盐,其分类方法为交叉分类法,A错误;

B.氧钒碱式碳酸铵晶体中为+1价,为-2价,OH-为-1价,根据化合价代数和为0可知VO的原子团是VO2+,故V为+4价,B错误;

C.若用浓盐酸代替,会产生有毒的,C正确;

D.步骤Ⅱ是结晶后过滤,不需要分液漏斗,D错误;

答案选C。

3.(2024·福建莆田·三模)某V2O5失活催化剂是重要的含钒二次资源。从酸浸处理之后的浸出液中提取钒的一种工艺流程如图。下列说法错误的是

已知:HA(有机酸性萃取剂)对金属阳离子萃取能力的顺序:Fe3+>VO2+>Fe2+

A.物质X为高锰酸钾溶液

B.反萃取时,物质Y可以选用硫酸

C.氧化过程中,氧化产物与还原产物的物质的量之比为6:1

D.调pH时,发生反应:VO+2NH3?H2OVO+2NH+H2O

【答案】A

【详解】根据流程图,结合HA(有机酸性萃取剂)对金属阳离子萃取能力可知,物质X应为还原剂,将铁离子还原为亚铁离子,便于萃取,经过萃取后,通过加入反萃取剂硫酸,可将从萃取剂中分离出,经过氧化、调pH、沉钒及焙烧操作得。

A.若物质X为高锰酸钾溶液,会将亚铁离子氧化为铁离子,结合HA(有机酸性萃取剂)对金属阳离子萃取能力可知,会先萃取,与题意不符,A错误;

B.HA为有机酸性萃取剂,反萃取及应为酸,结合后续流程离子种类判断可为硫酸,B正确;

C.氧化过程中V元素化合价从+4价升高为+5价(),Cl元素从+5价降低为-1价,根据得失电子守恒,氧化产物与还原产物的物质的量之比为6:1,C正确;

D.调pH时,发生反应:VO+2NH3?H2OVO+2NH+H2O,D正确;

答案选A。

4.(2024·江苏南通·模拟预测)工业利用钒渣(主要成分为FeV2O4,杂质为Al2O3)制备V2O5的工艺流程如下:

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