Question

【題目】某工廠用回收釩渣（含VOSO4、K2SO4、SiO2）)制取V2O5時工藝流程如下：

請回答下列問題：

（1）操作I的名稱 ，①中產(chǎn)生廢渣的主要成分是 。

（2）己知：VOSO4（水層）+2HA（有機層）VOA2（有機層）+H2SO4（水層）。步驟②中必須加入適量堿，其原因是 ；步驟③中反萃取所用的試劑X為 。

（3）步驟④中的反應(yīng)的離子方程式：□ClO3—+□VO2++□H+＝□VO3++□ +□

（4）沉淀Y的摩爾質(zhì)量為598g·mol—1，且僅含有四種元素。取59.8g沉淀Y的樣品充分焙燒，得到產(chǎn)品54.6g，將產(chǎn)生的氣體通過足量堿石灰，堿石灰增重1.8g，剩余的氣體再通入稀硫酸被完全吸收。通過計算確定沉淀Y的化學式為 。

（5）釩沉淀率和溶液pH之間關(guān)系如下

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+)＜ 。（己知：25℃時，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×l0—39)

Answer 1

【答案】（1）過濾；SiO2

（2）加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動，提高釩的萃取率 硫酸

（3）ClO3—+6VO2++6H+＝6VO3++Cl—+3H2O

（4）V6H8N2016[或(NH4)2V6O16等其它合理表達形式都給分]

（5）1.7～1.8

【解析】

試題分析：（1）操作I實現(xiàn)固體與液體分離，名稱是過濾；根據(jù)反應(yīng)前后元素對比，①中產(chǎn)生廢渣的主要成分是SiO2；（2）②中必須加入適量堿，中和硫酸，促使VOSO4（水層）+2HA（有機層）VOA2（有機層）+H2SO4（水層）平衡正向移動，提高釩的萃取率；加入硫酸能使VOSO4（水層）+2HA（有機層）VOA2（有機層）+H2SO4（水層）平衡逆向移動，步驟③中反萃取所用的試劑X為硫酸；（3）根據(jù)化合價升降規(guī)律、電荷守恒，步驟④中的反應(yīng)的離子方程式ClO3—+6VO2++6H+＝6VO3++Cl—+3H2O；（4）加入氨水產(chǎn)生的沉淀加熱產(chǎn)生氣體，根據(jù)反應(yīng)物情況，該氣體只能為氨氣，分解還產(chǎn)生水，所以應(yīng)含有V、N、H、O四種元素，n(沉淀)=59.8 g/598 g·mol-1=0.1 mol

由殘留物計算V的量

n(V)=2n(V2O5)=(54.6 g/182 g·mol-1)×2=0.6 mol(1分)

由硫酸增重(氨氣)計算N的量

n(N)=n(NH3)=(59.8 g-54.6 g-1.8 g)/17 g·mol-1=0.2 mol(1分)

由堿石灰增重計算水的量，進一步計算H、O元素的量

n(H2O)=1.8 g/18 g·mol-1=0.1 mol

n(H)=2n(H2O)+3n(NH3)=0.8 mol(1分)

n(O)=n(H2O)+5n(V2O5)=1.6 mol(1分)

沉淀的化學式為V6H8N2O16[或(NH4)2V6O16]。

（5）根據(jù)圖示，⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為1.7～1.8，若釩沉淀率為93.1%時PH=2，溶液中,產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀，則溶液中c(Fe3+)<<