Question

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

請回答下列問題：

（1）步驟①所得廢渣的成分是       （寫化學(xué)式）

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

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

②中萃取時必須加入適量堿，其原因是                                  。

③中X試劑為              。

（3）④的離子方程式為                                         。

（4）25℃時，取樣進(jìn)行試驗分析，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%時不產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀，則溶液中c(Fe3+)＜           。

（已知：25℃時，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39）

該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有         和          。

Answer 1

【知識點】物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用；鹽類水解的應(yīng)用

【答案解析】（1）SiO2 （2）加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動，提高釩的萃取率［或類似表述，如提高RAn（有機層）的濃度、百分含量等］    ，  H2SO4        

（3）  6VO2+ + ClO3－ + 9H2O = 6VO3－￣+ Cl－ + 18H+                                                                 

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

（5）氨氣（或氨水）；有機萃取劑

解析：（1）將VOSO4（含K2SO4、SiO2雜質(zhì)）酸溶后，二氧化硅不與酸反應(yīng)，過濾得到濾渣為二氧化硅；

（2）②中萃取時必須加入適量堿，分析平衡，Rn+（水層）+nHA（有機層）⇌RAn（有機層）+nH+（水層），加入的堿會和平衡中的氫離子反應(yīng)促進(jìn)平衡正向進(jìn)行；③中反萃取時加入的X試劑是抑制平衡正向進(jìn)行，可以加入硫酸抑制平衡正向進(jìn)行；

（3）④中氯酸鉀將VO2+氧化成VO3－￣，離子方程式為：

             6VO2+ + ClO3－ + 9H2O = 6VO3－￣+ Cl－ + 18H+

（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷，⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液pH最佳值為1.7～1.8，此時鋇沉淀率達(dá)到最大，需要氨水量較�。蝗翕C沉淀率為93.1%時不產(chǎn)生Fe（OH）3沉淀，此時PH=2，c（H+）=10-2mol/L，c（OH-）=10-12mol/L，則溶液中c（Fe3+）濃度依據(jù)溶度積計算，Ksp[Fe（OH）3]=

c（Fe3+）×c3（OH-）=2.6×10-39，計算得到c（Fe3+）=2.6×10-3mol/L，不產(chǎn)生Fe（OH）3沉淀，則溶液中c（Fe3+）＜2.6×10-3mol/L；

（5）分析流程圖，物質(zhì)參加反應(yīng)，反應(yīng)過程中又生成的物質(zhì)，或重復(fù)利用的物質(zhì)可以循環(huán)利用，流程中有機萃取劑、氨氣可以循環(huán)利用。

【思路點撥】本題考查了流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)和實驗設(shè)計的方法應(yīng)用，題干信息分析判斷能力，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等。