Question

（14分）工業(yè)上設(shè)計(jì)將VOSO4中的K2SO4、SiO2雜質(zhì)除去并回收得到V2O5的流程如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）步驟①所得廢渣的成分是 （寫(xiě)化學(xué)式），操作I的名稱(chēng) 。

（2）步驟②、③的變化過(guò)程可簡(jiǎn)化為（下式R表示VO2+，HA表示有機(jī)萃取劑）：

R2(SO4)n (水層)+ 2nHA（有機(jī)層）2RAn（有機(jī)層） + nH2SO4 (水層)

②中萃取時(shí)必須加入適量堿，其原因是 。

③中X試劑為 。

（3）⑤的離子方程式為 。

（4）25℃時(shí)，取樣進(jìn)行試驗(yàn)分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間關(guān)系如下表：

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
釩沉淀率%	88.1	94.8	96.5	98.0	98.8	98.8	96.4	93.1	89.3

結(jié)合上表，在實(shí)際生產(chǎn)中，⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為 ；

若釩沉淀率為93.1%時(shí)不產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀，則溶液中c(Fe3+)< 。

(已知：25℃時(shí)，Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39)

（5）該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有 和 。

Answer 1

（14分）

（1）SiO2 （1分）；過(guò)濾（1分）

（2）加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動(dòng)，提高釩的萃取率［或類(lèi)似表述，如提高RAn（有機(jī)層）的濃度、百分含量等］（2分）；H2SO4（2分）

（3）NH3·H2O+VO3－ =NH4VO3↓+OH－（2分）

（4）1.7～1.8（或1.7、1.8其中一個(gè)）（2分），2.6×10-3mol·L-1（2分）

（5）氨氣（或氨水）（1分）；有機(jī)萃取劑（1分）

【解析】

試題分析：（1）將VOSO4中的K2SO4、SiO2溶于水后，不溶于水的物質(zhì)，過(guò)濾除去，二氧化硅不溶于水，所以步驟①所得廢渣的成分是SiO2；操作I的名稱(chēng)是過(guò)濾；

（2）根據(jù)萃取時(shí)發(fā)生的反應(yīng)，②中萃取時(shí)必須加入適量堿，可減小水層硫酸的濃度，使平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化為RAn；③為反萃取，則使平衡逆向移動(dòng)，所以加入的萃取劑是H2SO4，得到HA萃取劑，再加入到②中；

（3）根據(jù)流程圖，加入氯酸鉀的目的是把VO2+氧化為VO3－；加入氨水后得到NH4VO3沉淀，說(shuō)明一水合氨與VO3－反應(yīng)生成沉淀，所以離子方程式為NH3·H2O+VO3－ =NH4VO3↓+OH－；

（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)在pH為1.7～1.8時(shí)，釩的沉淀率達(dá)到最大值，再增大溶液的pH，釩的沉淀率降低，所以最佳的pH為1.7～1.8；

若釩沉淀率為93.1%時(shí)pH=2，c（OH－）=10-12mol/L，為了不產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀，則c（OH－）3×c(Fe3+)< Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,則c(Fe3+)<2.6×10-3mol·L-1；

（5）根據(jù)流程圖可知，流程圖中的物質(zhì)對(duì)此出現(xiàn)的為被再利用的物質(zhì)，所以該工藝中循環(huán)利用的物質(zhì)是HA萃取劑和氨氣。

考點(diǎn)：考查對(duì)工藝流程的分析，平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用，溶度積的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)