专项训练 与金属钒有关的化工流程题

化学工艺流程1．明矾[KAl(SO4) 2·12H2O]易溶于水，不易溶于乙醇，在生产、生活中有广泛用途。

利用炼铝厂的废料——铝灰（含Al、Al2O3及少量的SiO2、FeO·xFe2O2）制备明矾的工艺流程如下：回答下列问题：（1）酸浸时为提高铝的浸取虑，可采取的措施是（填标号）。

a．改用同浓度的硝酸b．用硫酸多次浸取c．浸取时间缩短一半d．适当升高温度（2）滤渣1的成分是；滤渣2经过处理可以制得一种高效的无机高分子混凝剂，其化学式为[Fe2(OH)n(SO4)(3-0.5n)]m，则该物质中铁元素的化合价为。

（3）检验滤液A中含有Fe2+的实验方案及现象是。

（4）已知常温下K sp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，当调节溶液的pH=3时，溶液中c(Fe3+)= 。

（5）操作Ⅱ中包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作，使用酒精洗涤明矾晶体的目的是；明矾净水的原理是（写离子方程式）。

（6）已知在pH=3和加热条件下，MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2，则上述流程图中加入适量MnSO4发生反应的离子方程式为。

．（1）bd（2分）（2）SiO2（1分）+3（2分）（3）取少量滤液A于试管中，滴入几滴酸性高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液褪色，说明滤液A中含有Fe2+（或取少量滤液A于试管中，滴入几滴铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，说明滤液A中含有Fe2+）（2分）（4）4.0×10-5 mol·L-1（2分）（5）利用乙醇的易挥发性带走水分，使产物快速变干（2分）Al3++3H2O Al(OH)3（胶体）+3H+（2分）（6）3Mn2++2MnO+2H2O=5MnO2↓+4H+（2分）2. 硫酸锌可用于制造锌钡白、印染媒染剂等。

用锌白矿（主要成分为ZnO，还含有FeO、CuO、SiO2等杂质）制备ZnSO4·7H2O的流程如下。

已知：K sp[Fe(OH)3]＝4.0×10−38，K sp[Cu(OH)2]＝2.2×10−20（1）“滤渣1”的主要成分是（填化学式）。

2020届福建高三化学——化学工业流程大题周练（以钒V为载体）072020届届届届届届届——届届届届届届届届届届（以钒V为载体）071.从工业废钒中回收金属钒既避免环境污染又有利于资源综合利用。

某工业废钒的主要成分为V2O5、VOSO4和SiO2等，从废钒中回收钒的一种工艺流程如下：回答下列问题：(1)为了提高“酸浸”效率，可以采取的措施有________(填一种)。

(2)“还原”中发生反应的离子方程式为________。

(3)“沉钒”是回收钒的关键步骤之一，写出该反应的离子方程式：________。

(4)“铝热反应”的化学方程式为________，用铝热剂法从下列金属氧化物中各冶炼出1mol对应的金属，消耗铝粉质量最多的是________(填字母)。

a.Fe3O4b.Ni2O3c.V2O5d.MnO2(5)电解精炼时，以熔融NaCl、CaCl2和VCl2为电解液(其中VCl2以分子形式存在)。

粗钒应与电源的________(填“正”或“负”)极相连，阴极的电极反应式为________。

(6)为预估“还原”时加入H2C2O4的量，需测定“酸浸”液中VO2+的浓度，每次取25.00mL“酸浸”液于锥形瓶中，以苯代邻氨基苯甲酸为指示剂，用a mol·L−1的(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液进行滴定(其中VO2+→VO2+)，若三次滴定消耗标准液的平均体积为b mL，则VO2+的浓度为________(用含a、b的代数式表示)g·L−1。

2.随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用．为回收利用含钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣)，科研人员最新研制了一种用离子变换法回收钒的新工艺，回收率达到91.7%．部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：1/ 32物质VOSO4V2O5NH4VO3(VO2)2SO4溶解性可溶难溶难溶易溶该工艺的主要流程如图所示：请问答下列问题：(1)工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，其化学方程式可表示为______用铝热剂法从下列各金属氧化物中冶炼出各1mol对应的金属，耗铝粉的质量最多的是______(填序号)a.Fe3O4b.Ni2O3c.V2O5d.MnO2(2)反应①的化学方程式为______(3)若反萃取使用硫酸用量过大，进一步处理会增加______(填化学式)的用量，造成成本增大．(4)反应②的化学方程式为：KClO3+6VOSO4+3H2O=3(VO2)2SO4+KCl+3H2SO4，若反应①用的还原剂与反应②用的氧化剂的物质的量之比为12：7，则废钒催化剂中VOSO4和V2O5的物质的量之比为______．(5)该工艺反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一，写出该步发生反应的离子方程式______(6)用已知浓度的酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液，以测定反应②后溶液中的含钒量，已知该反应的还原产物为VO2+，氧化产物为CO2，则该反应的离子方程式为______．(7)钒电池是以溶于一定浓度硫酸溶液中不同价态的钒离子(V2+、V3+、VO2+、VO2+)为正极和负极反应的活性物质，电极均为铂棒，电池总反应为：VO2++V3++H2O V2++VO2++2H+①放电时的正极反应为______②充电时的阴极反应为______．3.工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下：请回答下列问题：2020届福建高三化学——化学工业流程大题周练（以钒V 为载体）07 3 /32(1)步骤①所得废渣的成分是 (写化学式)，操作I 的名称 。

2020届高三化学一轮复习——工业流程图（选择题和综合大题训练）1、钒是一种熔点高、硬度大、无磁性的金属，广泛应用于钢铁、航空航天、能源等领域。

工业上利用冶炼铝生成的固体废料——赤泥(主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒，其工艺流程图如下：已知：钒有多种价态，其中＋5价最稳定。

钒在溶液中主要以VO＋2和VO－3的形式存在，且存在平衡VO＋2＋H2O VO－3＋2H＋。

下列说法正确的是()A．工业生产中，碱浸步骤可选用较为廉价的氨水B．可以推测VO2Cl的溶解度大于NH4VO3C．焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时，应加入过量盐酸使其溶解完全D．将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入KSCN溶液后未见红色，则磁性产品中一定不含铁元素答案B2．利用废铁屑(主要成分为Fe，还含有C、S、P等杂质)制取高效净水剂K2FeO4的流程如图所示：下列说法不正确的是()A.废铁屑在酸溶前可用热的纯碱溶液去油污B.步骤②是将Fe2＋转化为Fe(OH)3C.步骤③中发生反应的离子方程式为：2Fe(OH)3＋3ClO－===2FeO2－4＋3Cl－＋4H＋＋H2OD.步骤④中反应能发生的原因是在相同条件下，K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4答案C3、烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放，实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6－2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。

下列说法错误的是()A.滤渣Ⅰ的主要成分为SiO2B.加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6－2xC.调节pH时，若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，相应的离子方程式为3CaCO3＋2Al3＋＋3H2O===2Al(OH)3＋3Ca2＋＋3CO2↑D.上述流程中经完全热分解放出的SO2的量总是小于吸收的SO2的量，其主要原因是溶液中的部分SO2－3被氧化成SO2－4答案C4、以白云石(MgCO3和CaCO3的混合物)为原料制备氢氧化镁的工艺流程如图所示：下列说法正确的是()A.(NH4)2SO4溶液pH＜7B.碳酸钙因为不溶解于水，所以不是电解质C.加入氨水时，发生反应的离子方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓D.“轻烧”白云石的目的是生成CaO和MgO答案A5、（2020年北京西城6月）工业上应用两矿法浸出软锰矿(主要成分MnO2)和方铅矿(主要成分PbS、FeS2)，制备PbSO4和Mn3O4，转化流程如下。

2020届高考化学三轮大题强化特训-《工业流程（八）》1.五氧化二钒广泛用于冶金、化工等行业，主要用于冶炼钒铁。

用作冶金添加剂，占五氧化二钒总消耗量的80%以上，其次是用作有机化工的催化剂。

为了增加V2O5的利用率，我们从废钒催化剂(主要成分V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2和Fe2O3等)中回收V2O5的一种生产工艺流程示意图如下：部分含钒物质在水中的溶解性如表所示，回答下列问题：(1)①中废渣的主要成分是_____________；①中V2O5发生反应的离子方程式为____________________________________________。

(2)②、③中的变化过程可简化为(下式中的R表示VO2+或Fe3+，HA表示有机萃取剂的主要成分。

②中萃取时必须加入适量碱，其原因是_____________________________；实验室进行萃取操作使用的玻璃仪器为___________________________。

(3)实验室用的原料中V2O5占6%(原料中的所有钒已换算成V2O5)。

取100g该废钒催化剂按工业生产的步骤进行实验，当加入100mL0.1mol·L−1的KClO3溶液时，溶液中的钒恰好被完全处理，假设以后各步钒没有损失，则该实验中钒的回收率是_____________[M(V2O5)=182g·mol−1]。

(4)25℃时，取样进行实验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间的关系如表所示：试判断在实际生产时，⑤中加入NH4Cl调节溶液的最佳pH为_____________；若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀，则此时溶液中c(Fe3+)≤_____________(已知：25℃时K sp[Fe(OH)3]=2.6×10−39)。

【答案】(1)SiO2；(2)加入碱，中和H2SO4，使平衡正移；分液漏斗、烧杯(3)91.0%(4)1.7；2.6×10−3mol·L−1【解析】【分析】本题考查工艺流程，难度一般，是高频考点，涉及离子方程式的书写、化学平衡的移动、氧化还原反应的计算、溶度积的计算等，侧重分析能力和计算能力的考查。

2020届届届届届届届届届届届届届届届届届届081.含钒石煤(含有铁、硅、铝、钙、镁等元素的氧化物)中的钒大部分是以V(Ⅲ)和V(Ⅳ)形式存在，由含矾石煤提钒的一种工艺流程如下所示：已知：铜铁试剂能与铜、铁、铝、钛等元素形成不溶于水的配合物。

回答下列问题：(1)含矾石煤预制时加入复合添加剂对钒浸出率的影响如图所示，其中最佳复合添加剂为________，最佳添加比例为________。

(2)下图为“抽滤”实验原理装置图，“抽滤”时抽气泵的作用是________；“酸浸渣”经“水洗涤”返回“浸出”的目的是________。

(3)已知酸浸液中V2O24+被H2O2氧化成VO2+，其离子方程式为________。

“净化除杂”时用铜铁试剂除去所含的Al3+、Fe3+等杂质离子而不通过调节酸浸液pH的原因是________。

(4)“沉钒”的离子反应方程式为________。

(5)“煅烧”纯净的沉钒产物过程中，固体残留率与温度变化如图所示。

已知A点坐标为(260℃,85.47％)，则A点对应物质的化学式为________，B点对应的物质为V2O5，则B点坐标为()。

【答案】(1)Na2CO3/K2CO3；1：1；(2)抽走装置中的空气，形成负压，加快过滤速率；提高钒浸出率；(3)V2O24++H2O2=2VO2++2H+；若调节酸浸液pH易生成Fe(OH)3、Al(OH)3胶体，胶体会吸附溶液中的钒酸根离子，造成钒损失；(4)NH4++VO3−=NH4VO3↓；(5)HVO3；400℃，77.78%。

【解析】【分析】本题以石煤提钒的一种工艺流程为情景，综合考查了元素化合物、化学实验、反应原理及化学计算等学科内综合知识，掌握好基础知识，并且学会运用分析题目是解题关键。

【解答】(1)据图可知，Na2CO3/K2CO3作复合添加剂时，钒浸出率最高，添加比例为1：1；故答案为：Na2CO3/K2CO3；1：1；(2)抽滤是利用抽气泵使吸滤瓶中的压强降低，使过滤速度加快；“酸浸渣”经“水洗涤”返回“浸出可提高钒元素的浸出率；故答案为：抽走装置中的空气，形成负压，加快过滤速率；提高钒浸出率；(3)H2O2作氧化剂，O元素被还原为−2价，根据原子守恒、电荷守恒即可书写离子方程式：V2O24++H2O2=2VO2++2H+；若调节酸浸液pH易生成Fe(OH)3、Al(OH)3胶体，胶体会吸附溶液中的钒酸根离子，造成钒损失；故答案为：V2O24++H2O2=2VO2++2H+；若调节酸浸液pH易生成Fe(OH)3、Al(OH)3胶体，胶体会吸附溶液中的钒酸根离子，造成钒损失；(4)根据生产流程图可知，“含钒净化液”中的VO3−与铵盐中NH4+结合生成NH4VO3沉淀，离子反应方程式为NH4++VO3−=NH4VO3↓；故答案为：NH4++VO3−=NH4VO3↓；(5)260℃时若分解生成HVO3和NH3则剩余固体质量与初始固体质量的百分比为100×100％≈85.47%，所以A点(260℃)对应物质的化学式为HVO3；B点对应的物质117为V2O5，根据质量变化特点，可以得出剩余固体质量与初始固体质量的百分比为182×1×100％≈77.78%，则B点坐标为(400℃,77.78%)。

工艺流程图选择题1．（广东试验中学2024届高三阶段测试）钒是一种熔点高、硬度大、无磁性的金属，广泛应用于钢铁、航空航天、能源等领域。

工业上利用冶炼铝生成的固体废料——赤泥(主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒，其工艺流程图如下：已知：钒有多种价态，其中＋5价最稳定。

钒在溶液中主要以和的形式存在，且存在平衡VO2＋＋H2O VO3－＋2H＋。

下列说法正确的是A．工业生产中，碱浸步骤可选用较为廉价的氨水B．可以推想VO2Cl溶解度大于NH4VO3C．焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时，应加入过量盐酸使其溶解完全D．将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入KSCN溶液后未见红色，则磁性产品中肯定不含铁元素【答案】B【解析】赤泥进行碱浸，氧化铝溶解形成偏铝酸盐，再通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀。

滤渣1系列操作得到V2O5，可知滤渣1中含有Fe2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物，进行还原、磁选，磁性产品中含有Fe等，非磁性产品含有V元素，在空气中焙烧后用盐酸溶解，钒在溶液中主要以VO2+和VO3﹣的形式存在，再加入氯化铵转化为NH4VO3，焙烧得到V2O5，由溶液中存在平衡VO2＋＋H2O VO3－＋2H＋，盐酸过量会抑制的生成NH4VO3，盐酸溶解时不宜过量。

氧化铝不溶于弱碱，氨水不能溶解氧化铝，故A错误；B.用盐酸溶液后的溶液中含有VO2+和VO3﹣、Cl﹣，加入氯化铵生成NH4VO3沉淀，反应向生成更难溶的物质进行，可以推想VO2Cl溶解度大于NH4VO3，故B正确；C.溶液中存在平衡VO2＋＋H2O VO3－＋2H＋，盐酸过量平衡逆向移动，会抑制的生成NH4VO3，所以不能加入过量的盐酸，故C错误；D.磁性产品中有铁的单质存在，若加入的硝酸不足，Fe元素被硝酸氧化可能生成亚铁离子，亚铁离子遇KSCN溶液无明显现象，故D错误；故选B。

2．（湖南省衡阳市第八中学2024届高三月考）用适当浓度的盐酸、NaCl溶液、氨水、铁粉和葡萄糖溶液可依据如图方法从某含有Cu2+、Ag+的溶液中回收Cu和Ag(图中标注的试剂和物质均不同)。

高三化学一轮复习——化学工艺流程题1. 金属钒被誉为“合金的维生素”。

从废钒(主要成分为V 2O 5、Fe 2O 3、SiO 2等)中回收V 2O 5的一种工艺流程如下图所示：已知：步骤②、③中的转化过程可简化为：R n ＋(水层)＋n HA(有机层)RA n (有机层)＋n H ＋(水层)(式中R n ＋表示VO 2＋或Fe 3＋，HA 表示有机萃取剂)回答下列问题：(1)步骤①酸浸过程中发生氧化还原反应的化学方程式为_________________________________________________________，滤渣的成分为_________________________________________________________。

(2)萃取时应加入适量碱的作用是__________________________________。

(3)步骤④中反应的离子方程式为________________________________。

(4)沉钒所得NH 4VO 3为离子化合物，NH ＋4的电子式为________________。

(5)V 2O 5是两性氧化物，在强酸性溶液中以VO ＋2形式存在，VO ＋2具有强氧化性，能将I －氧化为I 2，本身被还原为VO ＋，则V 2O 5与氢碘酸反应的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________________________。

(6)为提高钒的回收率，步骤②和③需多次进行，假设酸浸所得“强酸性浸出液”中c (VO 2＋)＝a mol·L －1，步骤②和③每进行一次，VO 2＋萃取率为80%，4次操作后，“强酸性浸出液中”c (VO 2＋)＝________mol·L －1。

大题化工流程综合题类型一以物质制备为目的1(2024·广西·统考模拟预测)层状结构MoS2薄膜能用于制作电极材料。

MoS2薄膜由辉钼矿(主要含MoS2及少量FeO、SiO2)制得MoO3后再与S经气相反应并沉积得到，其流程如下。

回答下列问题：(1)“焙烧”产生的SO2用NaOH溶液吸收生成NaHSO3的离子方程式为。

(2)“焙烧”后的固体用氨水“浸取”得到重钼酸铵NH42Mo2O7溶液，为提高“浸取”速率，可采用的措施是(举一例)。

(3)“灼烧”过程中需回收利用的气体是(填化学式)。

(4)在650℃下“气相沉积”生成MoS2的反应需在特定气流中进行，选用Ar而不选用H2形成该气流的原因是。

(5)层状MoS2晶体与石墨晶体结构类似，层状MoS2的晶体类型为。

将Li+嵌入层状MoS2充电后得到的Li x MoS2可作电池负极，该负极放电时的电极反应式为。

结合原子结构分析，Li+能嵌入MoS2层间可能的原因是。

【答案】(1)SO2+OH-=HSO-3(2)将固体粉碎(3)NH3(4)H2和S在加热条件下发生生成H2S(5)混合型晶体Li x MoS2-xe-=MoS2+xLi+Li+为Li失去一个电子形成，原子半径小【解析】MoS2薄膜由辉钼矿(主要含MoS2及少量FeO、SiO2)制得MoO3后再与S经气相反应并沉积得到，辉钼矿焙烧后使用氨水浸取得到NH42Mo2O7，结晶后灼烧得到MoO3，最后与S经气相反应并沉积得到MoS2，据此分析解题。

(1)SO2用NaOH溶液吸收，生成NaHSO3，离子方程式为SO2+OH-=HSO-3，故答案为SO2+OH-=HSO-3。

(2)“焙烧”后的固体用氨水“浸取”得到重钼酸铵NH42Mo2O7溶液，可将固体粉碎，提高“浸取”速率，故答案为将固体粉碎。

(3)NH42Mo2O7为铵盐，“灼烧”过程产生NH3，可回收利用，故答案为NH3。

(4)H2和S在加热条件下发生生成H2S，所以用Ar而不选用H2，故答案为H2和S在加热条件下发生生成H2S。

题专训练10 化工流程1. 锑(Sb)及其化合物在工业上有很多用途。

以辉锑矿(主要成分为Sb2S3，还含有PbS、As2S3、CuO、SiO2等)为原料制备金属锑的工艺流程如图所示：已知：①浸出液中除含过量盐酸和SbCl5之外，还含有SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等；②常温下：K sp(CuS)=1.27×10-36，K sp(PbS)=9.04×10-29；③溶液中离子浓度小于等于1.0×10-5mol·L-1时，认为该离子沉淀完全。

（1）滤渣1中除了S之外，还有___________（填化学式）。

（2）“浸出”时，Sb2S3发生反应的化学方程式为_______________。

（3）“还原”时，被Sb还原的物质为___________（填化学式）。

（4）常温下，“除铜、铅”时，Cu2+和Pb2+均沉淀完全，此时溶液中的c(S2-)不低于_________；所加Na2S 也不宜过多，其缘由为_____________________________。

（5）“电解”时，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为_________。

（6）一种突破传统电池设计理念的镁-锑液态金属储能电池工作原理如图所示：该电池由于密度的不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成不变。

充电时，Cl-向_____（填“上”或“下”）移动；放电时，正极的电极反应式为_________。

【答案】 (1). SiO2 (2). Sb2S3＋3SbCl5＝5SbCl3＋3S (3). SbCl5(4). 9.04×10-24 mol·L-1 (5). 产生H2S等污染性气体或生成Sb2S3 (6). 3︰2 (7). 下 (8). Mg -2e-＝Mg2+【解析】（1）二氧化硅与盐酸不反应；正确答案：SiO2；（2）依据题给信息，Sb2S3与SbCl5反应生成单质硫，浸出液中含有SbCl3；因此反应产生SbCl3和S；正确答案：Sb2S3＋3SbCl5＝5SbCl3＋3S；（3）SbCl5中+价Sb 被还原到+3价；正确答案：SbCl5；（4）由K sp(CuS)=1.27×10-36，K sp(PbS)=9.04×10-29可知，K sp(PbS)较大，在保证PbS沉淀的前提下，CuS已经沉淀；所以：K sp(PbS)=9.04×10-29=c(Pb2+)c(S2-)=1.0×10-5×c(S2-)；解出c(S2-)=9.04×10-24 mol/L；正确答案：9.04×10-24；加入过多的Na2S，硫离子与Sb3+形成Sb2S3或者硫离子与氢离子结合成硫化氢气体等；正确答案：产生H2S等污染性气体或生成Sb2S3；（5）+3价Sb被氧化到+5价，还原到0价；依据电子得失守恒规律：被氧化的Sb与被还原的Sb的量之比为3:2；正确答案：3:2；（6）依据电流方向可知：镁-锑液态金属极为正极，液镁为负极；放电时，氯离子向负极移动，充电时，氯离子向阳极移动，向镁-锑液态金属极方向移动；放电时溶液中的镁离子得电子变为金属镁；正极反应：Mg2++2e-＝Mg；正确答案：下；Mg2++2e-＝Mg。