1、计算题  为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：

部分含钒物质在水中的溶解性如下：

回答下列问题：
(1)工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热法，该反应的化学方程式为_______
(2)为了提高钒的浸出率，用酸浸使催化剂中的V2O5转变成可溶于水的VOSO4，与水浸液合并，再用KClO3氧化,使+4价的V氧化成易溶于水的(VO2)2SO4。反应①的离子方程式为_______;反应②的离子方程式为ClO3－＋6VO2＋＋3H2O＝6VO2＋＋6H＋＋Cl－。
(3)该工艺中反应③的沉淀率是回收钒的关键之一,该步反应的离子方程式为_______。
(4) 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100 mL 0.1 mol·L-1的KC1O3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_______ (已知V2O5的相对分子质量为182)。
(5)?全钒液储能电池是利用不同价态的离子对之间的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置,其原理如右下图所示。已知电池的总反应式为VO2＋＋V2＋＋2H＋VO2＋＋V3＋＋H2O

①放电时的正极反应式为______________。
②放电过程中氢离子的作用是______________，充电时若转移的电子为2mol，则左槽溶液中n（H+)的变化量为______________。

参考答案：（16分）（1）3V2O5+10Al6V+5Al2O3?(2分) （2）①V2O5+SO32-+4H+＝2VO2++SO42-+2H2O(3分)
（3）NH4＋＋VO3－＝NH4VO3↓(2分) （4）91%(3分) （5）①VO2＋＋2H＋＋e－＝VO2＋＋H2O(2分)
②参与正极反应和通过交换膜定向移动使电流通过溶液(2分)； 2mol(2分)

本题解析：（1）铝是活泼的金属，能和五氧化二钒发生铝热反应生成单质矾和氧化铝，反应的化学方程式为3V2O5+10Al6V+5Al2O3。
（2）根据溶解性表知，滤渣是V2O5，酸性条件下，V2O5和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成VOSO4，反应的离子反应方程式为V2O5+SO32-+4H+＝2VO2++SO42-+2H2O。
（3）反应③是复分解反应，反应的离子方程式是NH4＋＋VO3－＝NH4VO3↓。
（4）根据V2O5＋SO32-＋4H+＝2VO2+＋SO42-＋2H2O、ClO3－＋6VO2＋＋3H2O＝6VO2＋＋6H＋＋Cl－可知：
3V2O5～6VO2+～ClO3－
3mol? 1mol
n? 0.01mol
所以n＝0.03mol
因此该实验中钒的回收率是×100%＝91.0%
（5）①原电池中负极失去电子，发生氧化反应。正极得到电子，发生还原反应。根据总的方程式可知VO2＋得到电子被还原为VO2＋，因此正极电极反应式是VO2＋＋2H＋＋e－＝VO2＋＋H2O。
②根据①可知，放电时正极消耗氢离子，所以放电过程中氢离子的作用是参与正极反应和通过交换膜定向移动使电流通过溶液。根据装置图可知，充电时左槽电极和电源的正极相连，做阳极，电极反应式是VO2＋＋H2O－e－＝VO2＋＋2H＋，所以充电时若转移的电子为2mol，则左槽溶液中n（H+)的变化量为2mol。

本题难度：困难

2、选择题  核磁共振造影增强剂用于疾病的诊断，还可以作为药物载体用于疾病的治疗。中科院化学研究所在肿瘤鉴别诊断用磁共振造影剂研究方面取得重要进展，为磁性纳米晶体材料在生物医学领域的应用提供了更广泛的前景。制备纳米四氧化三铁的过程如下：

下列有关叙述不合理的是
[? ]
A. 纳米四氧化三铁具有磁性，作为药物载体用于疾病的治疗
B. 纳米四氧化三铁分散在适当溶剂中，它与溶液分散质直径相当
C. 在反应②中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解
D. 反应③的化学方程式是6FeOOH+CO=2Fe3O4+3H2O+CO2

参考答案：B

本题解析：

本题难度：一般

3、选择题  将6.4克Cu投入到一定量的硝酸溶液中，Cu全部溶解，溶液中剩余H+amol则溶液中含NO3-的物质的量为mol．
A.0.2
B.a
C.0.2+a
D.不能确定

参考答案：C

本题解析：分析：根据Cu+4HNO3═Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3═3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，利用Cu（NO3）2中Cu与NO3-的关系及剩余硝酸来分析．
解答：由Cu投入到一定量的硝酸溶液中，发生Cu+4HNO3═Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3═3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，
可知Cu～2NO3-，
n（Cu）==0.1mol，
则溶液中n（NO3-）=0.1mol×2=0.2mol，
又溶液中剩余H+amol，则剩余硝酸中n（NO3-）=amol，
所以反应后溶液中n（NO3-）=amol+0.2mol=（0.2+a）mol，
故选C．
点评：本题考查硝酸的化学性质，明确反应及Cu与硝酸根离子的关系是解答本题的关键，难度不大．

本题难度：简单

4、选择题  人类使用材料的增多和变化，标志着人类文明的进步，下列材料与化学制备无关的是
[? ]
A．石器
B．青铜器
C．铁器
D．高分子材料

参考答案：A

本题解析：

本题难度：简单

5、填空题  最近科学家提出“绿色自由”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO2从溶液中提取出来，经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”构想技术流程如下

（1）上述流程中碳酸钾溶液所起的作用是_________________；
（2）分解池中反应的化学方程式为_________________；
（3）在合成塔中，若有4.4kg CO2与足量H2恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出4947 kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式_________________；
（4）从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，实际生产中采用300℃的高温，原因之一是考虑到催化剂的催化活性，原因之二是_________________；
（5）下图是甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为：2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2O 则：

a处通进的物质是________（写名称）；电极d的名称是______极；电极c处发生的电极反应方程为：
_________________。

参考答案：（1）富集空气中的CO2，为合成甲醇提供CO2（其余合理答案均给分）
（2）2KHCO3K2CO3＋CO2↑＋H2O
（3）CO2(g)+3H2(g)==CH3OH(g)+H2O(g)；ΔH＝－49.47kJ/mol
（4）保证有较快的反应速率，提高产率（能答出与速率相关的正确答案即可）
（5）甲醇；正；CH3OH+H2O－6e-=CO2+6H+

本题解析：

本题难度：一般