解答题-工业流程题 较难0.4 引用1 组卷325
五氧化二饥广泛用于冶金、化工等行业。某废钒催化剂主要含有
、
、CaO、
、
、
等，采取如下工艺流程回收其中的钒制备；
回答下列问题：
(1)基态V原子的价电子轨道表示式为________ 。
(2)浸出渣的主要成分是________ ，“酸浸还原”中；和均转化为
，写出转化为反应的离子方程式为________ 。
(3)“氧化”中被氧化的元素主要有________ （填元素符号）。
(4)“调pH”中有沉淀生成，写出生成沉淀反应的离子方程式________ 。
(5)“沉钒”中需要加入过量
，其原因是________ 。
晶体未经洗涤直接进行“煅烧”，将导致产品中混有________ 杂质。
(6)工艺中可循环利用的物质有________ 。
(7)一定温度下，溶解在NaOH溶液中，可得到偏钒酸钠。偏钒酸钠阴离子呈现如图1所示的无限链状结构。碳化钒主要用于制造钒钢及碳化物硬质合金添加剂，其晶胞结构如图2所示。________ 。
②碳化钒晶胞中与碳原子距离最近且相等的碳原子个数为________ 。
③若碳化钒合金的密度为
，阿伏加德罗常数值为
，则晶胞参数________ nm。
、、CaO、、、等，采取如下工艺流程回收其中的钒制备；
| 金属离子 |  |  |  |  |
开始沉淀时（ ）的pH | 12.4 | 3.7 | 2.2 | 7.5 |
沉淀完全时（ ）的pH | 13.8 | 4.7 | 3.2 | 9.0 |
(1)基态V原子的价电子轨道表示式为
(2)浸出渣的主要成分是
；和均转化为，写出转化为反应的离子方程式为(3)“氧化”中被氧化的元素主要有
(4)“调pH”中有沉淀生成，写出生成沉淀反应的离子方程式
(5)“沉钒”中需要加入过量
，其原因是晶体未经洗涤直接进行“煅烧”，将导致产品中混有(6)工艺中可循环利用的物质有
(7)一定温度下，
溶解在NaOH溶液中，可得到偏钒酸钠。偏钒酸钠阴离子呈现如图1所示的无限链状结构。碳化钒主要用于制造钒钢及碳化物硬质合金添加剂，其晶胞结构如图2所示。
②碳化钒晶胞中与碳原子距离最近且相等的碳原子个数为
③若碳化钒合金的密度为
，阿伏加德罗常数值为，则晶胞参数2024·广东东莞·三模
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一种废镍催化剂中含有Ni、Al、Cr、Cu、FeS及碳粉，以其为原料制备环烷酸镍[
，常温下为难溶于水的液体]的工艺流程如图所示：
该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：
回答下列问题：
(1)“灼烧”后Cr转化为
，已知与性质相似，则滤液中阴离子有
、___________ 。基态Cr原子的价层电子排布式为___________ 。
(2)“酸溶”时，先加入一定量的水，然后分次加入浓硫酸，与直接用稀硫酸溶解相比，其优点是___________ 。
(3)“调pH”时，溶液pH的范围为___________ 。
(4)常温下，CuS的
极小，用
可将
完全沉淀。CuS晶胞中的位置如图1所示，位于所构成的四面体中心，晶胞侧视图如图2所示。
①与距离最近的数目为___________ 。
②CuS的晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为，则CuS晶体的密度为___________ 
。
(5)环烷酸的化学式为
，写出“合成”反应的化学方程式：___________ 。
，常温下为难溶于水的液体]的工艺流程如图所示： 该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：
| 金属离子 |  |  |  | |
| 开始沉淀的pH | 1.9 | 7.0 | 6.4 | 5.4 |
| 完全沉淀的pH | 3.2 | 9.0 | 8.4 | 6.7 |
(1)“灼烧”后Cr转化为
，已知与性质相似，则滤液中阴离子有、(2)“酸溶”时，先加入一定量的水，然后分次加入浓硫酸，与直接用稀硫酸溶解相比，其优点是
(3)“调pH”时，溶液pH的范围为
(4)常温下，CuS的
极小，用可将完全沉淀。CuS晶胞中的位置如图1所示，位于所构成的四面体中心，晶胞侧视图如图2所示。 ①与
距离最近的数目为②CuS的晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为
，则CuS晶体的密度为。(5)环烷酸的化学式为
，写出“合成”反应的化学方程式： 钒被称为金属“维生素”，钪用途广泛。以钒渣为原料，用钛白废酸浸出提取钒、钪，工艺流程如下。
已知：
I．钒渣中主要含Fe3O4、SiO2、V2O3，钛白废酸中含Sc3+、TiO2+、H+、SO
等离子。
Ⅱ．表 反萃剂种类对钪反萃率的影响
(1)“溶浸”过程，可加快反应速率的措施有_______ (任写一项)。
(2)“溶浸”后，滤渣①主要成分是TiO2和_______ 。
(3)“氧化”过程，VO2+被氧化成VO
，同时还有_______ 离子被氧化。写出VO2+转化为VO，反应的离子方程式_______ 。
(4)“萃钪”后“洗涤”，只有ScR3在有机层中，其他金属离子基本进入水层，水层可进入_______ 工序，充分利用资源。
(5)从上表中找出“反萃钪”过程的最佳试剂X和条件组合是_______ ，(填字母组合如“Aa”)“反萃钪”过程，发生反应的离子方程式是_______ 。
(6)常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[lgc总(V)]与pH关系如图。已知钛白废酸浸出液中c总(V)=0.2mol/L，“沉钒”过程控制pH=2.0，则五价钒粒子的存在形态为_______ (填化学式)。
(7)钒的价电子排布式_______ ，与钪的未成对电子数相同的同周期元素种类有_______ 种。
(8)五氧化二钒的结构简式如图所示，该结构中
键与
键个数之比是_______ 。
(9)催化剂V2O5溶于NaOH溶液中，可得到偏钒酸钠，偏钒酸钠的阴离子呈如图所示的无限链状结构，写出偏钒酸钠的化学式_______ 。
(10)单质钒的晶胞结构如图所示，若晶胞的棱长为anm，钒的相对原子质量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，单质钒的密度为_______ (列出计算式即可)。
已知：
I．钒渣中主要含Fe3O4、SiO2、V2O3，钛白废酸中含Sc3+、TiO2+、H+、SO
等离子。Ⅱ．表 反萃剂种类对钪反萃率的影响
| 反萃剂种类/温度、时间 | a：常温5min | b：常温10min | c：常温15min | d：常温20min+40℃10min |
| A：2mol/LNa2CO3 | 20% | 30% | 32% | 45% |
| B：2mol/LNa2CO3+1mol/LNaCl | 13% | 20% | 25% | 28% |
| C：2mol/LNaOH | 56% | 60% | 57% | 57% |
| D：2mol/LNaOH+1mol/LNaCl | 60% | 58% | 56% | 99% |
(2)“溶浸”后，滤渣①主要成分是TiO2和
(3)“氧化”过程，VO2+被氧化成VO
，同时还有，反应的离子方程式(4)“萃钪”后“洗涤”，只有ScR3在有机层中，其他金属离子基本进入水层，水层可进入
(5)从上表中找出“反萃钪”过程的最佳试剂X和条件组合是
(6)常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[lgc总(V)]与pH关系如图。已知钛白废酸浸出液中c总(V)=0.2mol/L，“沉钒”过程控制pH=2.0，则五价钒粒子的存在形态为
(7)钒的价电子排布式
(8)五氧化二钒的结构简式如图所示，该结构中
键与键个数之比是 (9)催化剂V2O5溶于NaOH溶液中，可得到偏钒酸钠，偏钒酸钠的阴离子呈如图所示的无限链状结构，写出偏钒酸钠的化学式
(10)单质钒的晶胞结构如图所示，若晶胞的棱长为anm，钒的相对原子质量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，单质钒的密度为
石油的催化裂化过程中要用到FCC催化剂，废FCC催化剂主要含Al2O3、Fe2O3、SiO2、NiO和V2O5，一种回收利用工艺的部分流程如下：
；钒元素的主要存在形式与溶液pH的关系如下：
②该工艺条件下，几种金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表(25℃时的数据)。
(1)“滤渣1”的主要成分为___________ (填化学式)。
(2)“调节pH”的步骤中，调节pH的范围为___________ 。
(3)“酸浸”时，V2O5和H2SO4反应的化学方程式为___________ 。
(4)“反萃取”后得到NiSO4溶液，通过电解可以在___________ (填“阳极”或“阴极”)得到镍单质，电解产物___________ (填化学式)可以循环使用。
(5)“沉镍”时，镍转化为NiCO3，写出该反应的离子方程式：___________ ；若使用Na2CO3溶液“沉镍”，可能会得到两种难溶物质，原因是___________ 。
(6)一种镍钒合金的四方晶胞结构如图所示。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标。图中位于体心的V原子分数坐标为
，则图中A原子的分数坐标为___________ 。阿伏加德罗常数的值为NA，该合金的密度ρ=___________ g·cm-3(用含a、b、NA的代数式表示)。
；钒元素的主要存在形式与溶液pH的关系如下：| 溶液pH | <4.0 | 6.0~8.0 | 8.0~10.0 |
| 钒元素主要存在形式 |  |  |  |
| 金属离子 | Fe3+ | Al3+ | Ni2+ |
| 开始沉淀的pH | 2.7 | 3.4 | 7.6 |
| 完全沉淀的pH | 3.2 | 4.2 | 9.1 |
(1)“滤渣1”的主要成分为
(2)“调节pH”的步骤中，调节pH的范围为
(3)“酸浸”时，V2O5和H2SO4反应的化学方程式为
(4)“反萃取”后得到NiSO4溶液，通过电解可以在
(5)“沉镍”时，镍转化为NiCO3，写出该反应的离子方程式：
(6)一种镍钒合金的四方晶胞结构如图所示。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标。图中位于体心的V原子分数坐标为
，则图中A原子的分数坐标为
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