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-优题课

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________．

科目化学题型综合题难度较难

知识点：化学方程式的书写物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用离子方程式的书写物质的量浓度的相关计算

$C H_{4} - C O_{2}$ 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________

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________．

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________．

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　　。

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）。