Question

釩及化合物用途廣泛．工業(yè)上常用含少量Al₂O₃的釩鐵礦（FeO?V₂O₅）堿熔法提取V₂O₅．簡要流程如下：

已知：①焙燒時可發(fā)生反應(yīng)：V₂O₅+Al₂O₃+2Na₂CO₃ 

高溫  .

2NaVO₃+2NaAlO₂+2CO₂↑
②常溫下物質(zhì)的溶解度：NaVO₃～21.2g/100g水；HVO₃～0.008g/100g水
（1）“浸出渣B”的主要成分是

 

．（寫化學(xué)式）
（2）生產(chǎn)中，不直接用H₂SO₄浸泡“燒渣A”獲取HVO₃的原因是

 

．
（3）“操作①”包括

 

、洗滌．如果不洗滌，則產(chǎn)品中可能含有的金屬陽離子是

 

、

 

．下列裝置（部分夾持儀器省去）可用在實驗室進(jìn)行“操作②”的是

 

．（填序號）

（4）NaVO₃用于原油的脫硫技術(shù)，由V₂O₅溶于NaOH溶液中制取，反應(yīng)的離子方程式為：

 

．
（5）V₂O₅還可用于將硅鐵煉成釩鐵．生產(chǎn)中加入CaO可節(jié)能減排．有關(guān)反應(yīng)如下：
2V₂O₅（l）+5Si（s）+5CaO（s）=4V（s）+5CaSiO₃（s）；△H₁=-2096.7kJ/mol
已知：CaSiO₃（s）=CaO（s）+SiO₂（s）；△H₂=+92.5kJ/mol
則：2V₂O₅（l）+5Si（s）=4V（s）+5SiO₂（s）；△H₃=

 

．

Answer 1

考點：常見金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應(yīng)用,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,鎂、鋁的重要化合物,鐵的氧化物和氫氧化物,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）焙燒是利用含少量Al₂O₃的釩鐵礦（FeO?V₂O₅），F(xiàn)e元素被氧化，生成Fe₂O₃或Fe₃O₄，結(jié)合反應(yīng)①可知，燒渣A的主要成分為NaVO₃、NaAlO₂、Fe₂O₃（或Fe₃O₄），據(jù)此判斷；
（2）由信息②常溫下物質(zhì)的溶解度，可知H₂SO₄與NaVO₃反應(yīng)生成難溶的HVO₃，HVO₃包裹在一些燒渣的表面，阻礙了反應(yīng)的進(jìn)行，且鐵的氧化物與硫酸反應(yīng)．增加干擾離子；
（3）操作①將固體與液體分離得到HVO₃，應(yīng)過濾，丙洗滌附著的雜質(zhì)；
加入硫酸反應(yīng)，偏鋁酸鈉與NaVO₃與硫酸反應(yīng)都生成硫酸鈉，偏鋁酸根會轉(zhuǎn)化為鋁離子，據(jù)此判斷；
操作②是加熱分解固體HVO₃生成V₂O₅，應(yīng)在坩堝內(nèi)進(jìn)行；
（4）五氧化二釩與NaOH溶液反應(yīng)生成釩酸鈉和水，不涉及氧化還原反應(yīng)，說明五氧化二釩具有酸性氧化物的性質(zhì)，氧化物應(yīng)保留化學(xué)式；
（5）根據(jù)蓋斯定律計算．

解答： 解：（1）焙燒是利用含少量Al₂O₃的釩鐵礦（FeO?V₂O₅），F(xiàn)e元素被氧化，生成Fe₂O₃或Fe₃O₄，結(jié)合反應(yīng)①可知，燒渣A的主要成分為NaVO₃、NaAlO₂、Fe₂O₃（或Fe₃O₄），加水NaVO₃、NaAlO₂溶解，鐵的氧化物不溶解，故浸出渣B為Fe₂O₃（或Fe₃O₄），
故答案為：Fe₂O₃（或Fe₃O₄）；
（2）由信息②常溫下物質(zhì)的溶解度，可知H₂SO₄與NaVO₃反應(yīng)生成難溶的HVO₃，HVO₃包裹在一些燒渣的表面，阻礙了反應(yīng)的進(jìn)行，從而降低了HVO₃產(chǎn)率，且使產(chǎn)生的HVO₃不純．另外，鐵的氧化物會和硫酸反應(yīng)生成鐵離子，增加干擾離子，消耗硫酸，浪費資源．
故答案為：H₂SO₄與NaVO₃反應(yīng)生成難溶的HVO₃，HVO₃包裹在一些燒渣的表面，阻礙了反應(yīng)的進(jìn)行，從而降低了HVO₃產(chǎn)率，且使產(chǎn)生的HVO₃不純．另外，鐵的氧化物會和硫酸反應(yīng)生成鐵離子，增加干擾離子，消耗硫酸，浪費資源；
（3）操作①將固體與液體分離得到HVO₃，應(yīng)過濾，并洗滌附著的雜質(zhì)；
加入硫酸反應(yīng)，偏鋁酸鈉與NaVO₃與硫酸反應(yīng)都生成硫酸鈉，偏鋁酸根會轉(zhuǎn)化為鋁離子，不洗滌，產(chǎn)品中可能含有的金屬陽離子是Na⁺、Al³⁺；
操作②是加熱分解固體HVO₃生成V₂O₅，應(yīng)在坩堝內(nèi)進(jìn)行，故選D，
故答案為：過濾；Na⁺、Al³⁺；D；
（4）五氧化二釩與NaOH溶液反應(yīng)生成釩酸鈉和水，不涉及氧化還原反應(yīng)，說明五氧化二釩具有酸性氧化物的性質(zhì)，氧化物應(yīng)保留化學(xué)式，則該反應(yīng)為：V₂O₅ +2OH^-=2VO₃^-+H₂O，
故答案為：V₂O₅ +2OH^-=2VO₃^-+H₂O；
（5）已知：①、2V₂O₅（l）+5Si（s）+5CaO（s）=4V（s）+5CaSiO₃（s）；△H₁=-2096.7kJ/mol
②、CaSiO₃（s）=CaO（s）+SiO₂（s）；△H₂=+92.5kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，①+②×5得：2V₂O₅（l）+5Si（s）=4V（s）+5SiO₂（s）；故△H₃=-2096.7kJ/mol+92.5kJ/mol×5=-1634.2 kJ/mol，
故答案為：-1634.2 kJ/mol．

點評：本題考查化學(xué)工業(yè)流程、物質(zhì)的分離提純、反應(yīng)熱的計算等，難度中等、是對所學(xué)知識的綜合運用，注意基礎(chǔ)知識的理解掌握．