以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生产硫酸的催化

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更新 2022-09-04
科目化学
题型综合题
难度较难
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以硅藻土为载体的五氧化二钒（ $V_{2} O_{5}$ ）是接触法生产硫酸的催化剂．从废钒催化剂中回收 $V_{2} O_{5}$ 既避免污染环境又有利于资源综合利用．废钒催化剂的主要成分为：

物质	$V_{2} O_{5}$	$V_{2} O_{4}$	$K_{2} S O_{4}$	$S i O_{2}$	$F e_{2} O_{3}$	$A l_{2} O_{3}$
质量分数/%	2.2～2.9	2.8～3.1	22～28	60～65	1～2	＜1

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

（1）"酸浸"时 $V_{2} O_{5}$ 转化为 $V {O_{2}}^{+}$ ，反应的离子方程式为________，同时 $V_{2} O_{4}$ 转成 $V O^{2 +}$ ． "废渣1"的主要成分是________．

（2）"氧化"中欲使 $3 m o l$ 的 $V O^{2 +}$ 变为 $V {O_{2}}^{+}$ ，则需要氧化剂 $K C l O_{3}$ 至少为________mol．

（3）"中和"作用之一是使钒以 $V_{4} {O_{12}}^{4 ﹣}$ 形式存在于溶液中．"废渣2"中含有________．

（4）"离子交换"和"洗脱"可简单表示为： $4 R O H + V_{4} {O_{12}}^{4 ﹣} ⇋_{洗脱}^{离子交换} R_{4} V_{4} O_{12} + 4 O H^{﹣}$ （以ROH为强碱性阴离子交换树脂）．为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性（填"酸""碱""中"）．

（5）"流出液"中阳离子最多的是________．

（6）"沉钒"得到偏钒酸铵（ $N H_{4} V O_{3}$ ）沉淀，写出"煅烧"中发生反应的化学方程式________．

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$C H_{4} - C O_{2}$ 催化重整不仅可以得到合成气（CO和 $H_{2}$ ）。还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

（1） $C H_{4} - C O_{2}$ 催化重整反应为： $C H_{4} (g) + C O_{2} (g) = 2 CO (g) + 2 H_{2} (g)$ 。

已知：

$C (s) + 2 H_{2} (g) = C H_{4} (g)$ $△ H = - 75 kJ \cdot mo l^{- 1}$

$C (s) + O_{2} (g) = C O_{2} (g)$ $△ H = - 394 kJ \cdot mo l^{- 1}$

$C (s) + \frac{1}{2} O_{2} (g) = CO (g)$ $△ H = - 111 kJ \cdot mo l^{- 1}$

该催化重整反应的 $△ H =$ ________ $kJ \cdot mo l^{- 1}$ 。有利于提高 $C H_{4}$ 平衡转化率的条件是________（填标号）。

A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压

某温度下，在体积为2L的容器中加入 $2 molC H_{4} \cdot 1 molC O_{2}$ 以及催化剂进行重整反应。达到平衡时 $C O_{2}$ 的转化率是50%，其平衡常数为________ $mo l^{2} \cdot L^{- 2}$ 。

（2）反中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：

		积碳反应 $C H_{4} (g) = C (s) + 2 H_{2} (g)$	消碳反应 $C O_{2} (g) + C (s) = 2 CO (g)$
$ΔHJ (KJ \cdot mo l^{- 1})$		75	172
活化能/ $(KJ \cdot mo l^{- 1})$	催化剂X	33	91
活化能/ $(KJ \cdot mo l^{- 1})$	催化剂Y	43	72

①由上表判断,催化剂X________Y(填"优于或劣于"),理由是________.在反应进料气组成,压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如右图所示,升高温度时,下列关于积碳反应,消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填标号)

A．	$K_{积}$ 、 $K_{消}$ 均增加
B．	$V_{积}$ 减小、 $V_{消}$ 增加
C．	$K_{积}$ 减小、 $K_{消}$ 增加
D．	$v_{消}$ 增加的倍数比 $V_{积}$ 增加的倍数大

②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为 $v = k \cdot p (C H_{4}) \cdot {[p (C O_{2})]}^{- 0.5}$ (k为速率常数)。在 $p (C H_{4})$ 一定时,不同 $P (C O_{2})$ 下积碳量随时间的变化趋势如右图所示,则 $P_{a} (C O_{2})$ 、 $P_{b} (C O_{2})$ 、 $P_{c} (C O_{2})$ 从大到小的顺序为________

题型：未知
难度：未知

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端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应，成为Glaser反应． $2 R ﹣ C \equiv C ﹣ H \overset{催化剂}{\to} R ﹣ C \equiv C ﹣ C \equiv C ﹣ R + H_{2}$ 该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值．下面是利用Glaser反应制备化合物E的一种合成路线：

回答下列问题：

（1）B的结构简式为________，D的化学名称为________．

（2）①和③的反应类型分别为________、________．

（3）E的结构简式为________．用 $1 m o l E$ 合成1，4﹣二苯基丁烷，理论上需要消耗氢气________mol．

（4）化合物（________）也可发生Glaser偶联反应生成聚合物，该聚合反应的化学方程式为________．

（5）芳香化合物F是C的同分异构体，其分子中只有两种不同化学环境的氢，数目比为3：1，写出其中3种的结构简式________．

（6）写出用2﹣苯基乙醇为原料（其他无机试剂任选）制备化合物D的合成路线________．

题型：未知
难度：未知

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物质	$V_{2} O_{5}$	$V_{2} O_{4}$	$K_{2} S O_{4}$	$S i O_{2}$	$F e_{2} O_{3}$	$A l_{2} O_{3}$
质量分数/%	2.2～2.9	2.8～3.1	22～28	60～65	1～2	＜1

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

（1）"酸浸"时 $V_{2} O_{5}$ 转化为 $V {O_{2}}^{+}$ ，反应的离子方程式为________，同时 $V_{2} O_{4}$ 转成 $V O^{2 +}$ ． "废渣1"的主要成分是________．

（2）"氧化"中欲使 $3 m o l$ 的 $V O^{2 +}$ 变为 $V {O_{2}}^{+}$ ，则需要氧化剂 $K C l O_{3}$ 至少为________mol．

（3）"中和"作用之一是使钒以 $V_{4} {O_{12}}^{4 ﹣}$ 形式存在于溶液中．"废渣2"中含有________．

（5）"流出液"中阳离子最多的是________．

（6）"沉钒"得到偏钒酸铵（ $N H_{4} V O_{3}$ ）沉淀，写出"煅烧"中发生反应的化学方程式________．

题型：未知
难度：未知

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卤沙唑仑 $W$ 是一种抗失眠药物，在医药工业中的一种合成方法如图：

已知：（ⅰ） + +HCl

（ⅱ） + +H ₂O

回答下列问题：

（1） $A$ 的化学名称是　　。

（2）写出反应③的化学方程式　　。

（3） $D$ 具有的官能团名称是　　。（不考虑苯环）

（4）反应④中， $Y$ 的结构简式为　　。

（5）反应⑤的反应类型是　　。

（6） $C$ 的同分异构体中，含有苯环并能发生银镜反应的化合物共有　　种。

（7）写出 $W$ 的结构简式　　。

题型：未知
难度：未知

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过渡金属元素铬 $（ Cr ）$ 是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题：

（1）对于基态 $Cr$ 原子，下列叙述正确的是　　（填标号）。

A．轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为 $[Ar] 3 d^{5} 4 s^{1}$

B． $4 s$ 电子能量较高，总是在比 $3 s$ 电子离核更远的地方运动

C．电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大

（2）三价铬离子能形成多种配位化合物。 $[Cr （ N H_{3} ）_{3} （ H_{2} O ）_{2} Cl]^{2 +}$ 中提供电子对形成配位键的原子是　　，中心离子的配位数为　　。

（3） $[Cr （ N H_{3} ）_{3} （ H_{2} O ）_{2} Cl]^{2 +}$ 中配体分子 $N H_{3}$ 、 $H_{2} O$ 以及分子 $P H_{3}$ 的空间结构和相应的键角如图所示。

$P H_{3}$ 中 $P$ 的杂化类型是　　。 $N H_{3}$ 的沸点比 $P H_{3}$ 的　　，原因是　　。 $H_{2} O$ 的键角小于 $N H_{3}$ 的，分析原因　　。

（4）在金属材料中添加 $AlC r_{2}$ 颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。 $AlC r_{2}$ 具有体心四方结构，如图所示。处于顶角位置的是　　原子。设 $Cr$ 和 $Al$ 原子半径分别为 $r_{Cr}$ 和 $r_{Al}$ ，则金属原子空间占有率为　　%（列出计算表达式）。

题型：未知
难度：未知

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