Question

從廢釩催化劑（主要成分有V₂O₅，VOSO₄，K₂SO₄，SiO₂等）中回收V₂O₅的一種生產(chǎn)流程示意圖如下，請回答下列問題：

（1）步驟①中廢渣的主要成分是______，③中X試劑為______；（均填化學式）
（2）實驗室中進行萃取分液操作時，注入萃取劑，充分振蕩，將分液漏斗于鐵圈上靜置，當液體分層后，接下來的操作是______；
（3）②③的變化過程可簡化為（下式R表示VO ²⁺，HA表示有機萃取劑）
R₂（SO₄）_n（水層）+2nHA（有機層）?2RAn（有機層）+nH₂SO₄（水層）
為提高②中萃取百分率，應(yīng)采取的措施是______；
（4）請完成④中反應(yīng)的離子方程式：
______ClO₃^-+______VO²⁺+______H^-+=______VO³⁺+______+______
（5）25°C時，取樣進行試驗分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間關(guān)系如表

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，在實際生產(chǎn)中，⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的最佳pH值為______；
（6）該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有______．

Answer 1

【答案】分析：（1）依據(jù)流程分析，步驟①是加入水溶解，加入酸溶解VOSO₄，加入亞硫酸鉀還原V₂O₅；步驟③是有機溶液中加入X試劑得到的離子分析可知X為硫酸；
（2）依據(jù)分液操作的步驟進行分析回答，注意分液的原則是“上吐下瀉”的分離方法；
（3）依據(jù)平衡移動原理分析判斷，正向進行可以提高萃取百分率；
（4）依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒和原子守恒書寫配平離子方程式；
（5）分析圖表分析，加入氨水是調(diào)節(jié)溶液PH到釩沉淀率最高時最佳；
（6）分析流程，過程中加入的物質(zhì)在反應(yīng)流程中有重新生成的物質(zhì)可以循環(huán)利用．
解答：解：（1）步驟①是加入水溶解，加入酸溶解VOSO₄，加入亞硫酸鉀還原V₂O₅；步驟③是有機溶液中加入X試劑得到的離子是H+，VO²⁺，SO₄^2-，可知酸性溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，X為硫酸，故答案為：SiO₂ ；H₂SO₄；
（2）實驗室中進行萃取分液操作時，注入萃取劑，充分振蕩，將分液漏斗于鐵圈上靜置，當液體分層后，打開分液漏斗瓶塞（或瓶塞凹槽對準瓶口小孔）；當分液面接近（或略超過）活塞處時關(guān)閉活塞；上層液體從分液漏斗上口倒入另一燒杯中；
故答案為：打開分液漏斗瓶塞（或瓶塞凹槽對準瓶口小孔）；當分液面接近（或略超過）活塞處時關(guān)閉活塞；上層液體從分液漏斗上口倒入另一燒杯中；
（3）R₂（SO₄）_n（水層）+2nHA（有機層）?2RAn（有機層）+nH₂SO₄（水層），加入堿中和酸可以促進平衡正向進行，提高萃取百分率，
故答案為：加入堿中和硫酸使平衡正移；
（4）分析元素化合價，釩元素化合價從+4價變化為+5價，說明釩元素被氧化，氯元素化合價降低做氧化劑被還原為氯離子，結(jié)合氧化還原反應(yīng)電子守恒和原子守恒判斷缺項和配平離子方程式為：ClO₃^-+6VO²⁺+6H⁺=6VO³⁺+Cl^-+3H₂O，
故答案為：1，6，6，6，1 Cl^-，3H₂O；   
（5）釩沉淀率最高時最佳，依據(jù)圖表分析可知溶液的PH需要調(diào)節(jié)到1.7-1.8，釩的沉淀率最大，故答案為：1.7-1.8；
（6）過程中加入的物質(zhì)在反應(yīng)流程中有重新生成的物質(zhì)可以循環(huán)利用，依據(jù)流程圖可知，氨氣和有機萃取劑是可以循環(huán)利用的物質(zhì)，
故答案為：氨氣；有機萃取劑．
點評：本題考查了物質(zhì)制備流程的分析判斷，混合物分離的實驗方法應(yīng)用，掌握流程中的物質(zhì)變化是解題關(guān)鍵，題目難度中等．