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：

（1）步驟①所得廢渣的成分是

 

（寫化學式），操作I的名稱

 

．
（2）步驟②、③的變化過程表示為（下式R表示VO²⁺，HA表示有機萃取劑）：
R₂（SO₄）_n（水層）+2nHA（有機層）?2RA_n（有機層）+nH₂SO₄（水層）
③中X試劑為（寫化學式）

 

．
（3）⑤的離子方程式為

 

．
（4）25℃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

在實際生產(chǎn)中，⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的pH最佳為

 

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

 

mol?L^-1．（已知：25℃時，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

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設(shè)計題

分析：將VOSO₄中的K₂SO₄、SiO₂雜質(zhì)除去并回收得到V₂O₅的流程，水溶過濾得到含VO²⁺、SO₄^2-、K⁺的溶液，加入有機萃取劑分液得到含VO²⁺的有機層，再經(jīng)過反萃取得到水層，加入KClO₃氧化VO²⁺為VO^3-，加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH形成NH₄VO₃沉淀，灼燒得到V₂O₅，以此分析解答；
（1）含有K₂SO₄、SiO₂雜質(zhì)VOSO₄水溶后，二氧化硅不溶于水，過濾得到濾渣為二氧化硅；
（2）③中反萃取時加入的X試劑是抑制平衡正向進行；
（3）依據(jù)氨水與VO₃^-反應配平得到離子方程式；
（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1.8，此時鋇沉淀率達到最大，需要氨水量較��；依據(jù)沉淀溶度積計算分析；
（5）分析流程圖，物質(zhì)參加反應，反應過程中又生成可以循環(huán)利用．

解答： 解：將VOSO₄中的K₂SO₄、SiO₂雜質(zhì)除去并回收得到V₂O₅的流程，水溶過濾得到含VO²⁺、SO₄^2-、K⁺的溶液，加入有機萃取劑分液得到含VO²⁺的有機層，再經(jīng)過反萃取得到水層，加入KClO₃氧化VO²⁺為VO^3-，加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH形成NH₄VO₃沉淀，灼燒得到V₂O₅；
（1）含有K₂SO₄、SiO₂雜質(zhì)VOSO₄水溶后，二氧化硅不溶于水，過濾得到濾渣為二氧化硅，故答案為：SiO₂；過濾；
（2）③中反萃取時加入的X試劑是抑制平衡正向進行，可以加入硫酸抑制平衡正向進行，故答案為：硫酸；
（3）氨水與VO₃^-反應的離子方程式為：NH₃?H₂O+VO₃^-═NH₄VO₃↓+OH^-，故答案為：NH₃?H₂O+VO₃^-═NH₄VO₃↓+OH^-；
（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，此時鋇沉淀率達到最大，需要氨水量較��；若釩沉淀率為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，K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=2.6×10^-39，計算得到c（Fe³⁺）=2.6×10^-3mol?L^-1，不產(chǎn)生Fe（OH）₃沉淀，則溶液中c（Fe³⁺）＜2.6×10^-3mol?L^-1，
故答案為：1.7-1.8；2.6×10^-3；
（5）由流程圖，物質(zhì)參加反應，反應過程中又生成的物質(zhì)，或重復利用的物質(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，故答案為：有機萃取劑；氨氣．

點評：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．