Question

從廢釩催化劑（主要成分V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）中回收XO₅的一種生產(chǎn)工藝流程 示意如圖所示：

回答下列問題：
（1）①中濾渣的主要成分是

 

．
（2）②、③中的變化過程可簡化為（下式中Rⁿ⁺表示VO²⁺或Fe³⁺，HA表示有機萃取 劑的主要成分）：
Rⁿ⁺（水層）+nHA（有機層）?RA_n（有機層）+nH⁺（水層）
②中萃取時必須加入適量堿，其原因是

 

．③中反萃取時加入的X試劑是

 

．
（3）完成④中反應的離子方程式：

 

ClO

- 3

+

 

VO²⁺+

 

H⁺=

 

VO³⁺+

 

Cl^-+

 

 

（4）25℃時，取樣進行實驗分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間的關系如表

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
鋇沉淀率/%	88	92	93	95	95	95	93	90	87

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

 

；若釩沉淀率為90%時不產(chǎn)生Fe（OH）₃沉淀，則溶液中c（Fe³⁺）＜

 

．（已知：25℃時，K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38）
（5）在整個工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是水、

 

和

 

．
（6）寫出廢液Y中除H⁺之外的兩種陽離子

 

．

Answer 1

分析：（1）廢釩催化劑（主要成分V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）酸溶后，二氧化硅不與酸反應，過濾得到濾渣為二氧化硅；
（2）②中萃取時必須加入適量堿，會和平衡中的氫離子反應促進平衡正向進行；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)氧化還原反應元素化合價變化和電子守恒原子守恒分析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1.6，此時鋇沉淀率達到最大，需要調(diào)節(jié)的pH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；
（6）依據(jù)流程反應分析判斷，廢液Y中除H⁺之外的陽離子為Fe³⁺、VO²⁺、NH₄⁺、K⁺．

解答：解：（1）廢釩催化劑（主要成分V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）酸溶后，V₂O₅、Fe₂O₃和酸反應，二氧化硅不與酸反應，過濾得到濾渣為二氧化硅，
故答案為：SiO₂；
（2）②中萃取時必須加入適量堿，分析平衡，Rⁿ⁺（水層）+nHA（有機層）?RA_n（有機層）+nH⁺（水層），加入的堿會和平衡中的氫離子反應促進平衡正向進行；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：加入堿中和產(chǎn)生的酸，平衡右移提高了釩的萃取率；硫酸；
（3）依據(jù)氧化還原反應元素化合價變化和電子守恒原子守恒分析配平，ClO₃^-中氯元素化合價從+5價變化為-1價，得到電子6，VO²⁺變化為VO³⁺、元素化合價從+4價變化為+5價失電子1，依據(jù)電子守恒、原子守恒配平得到離子方程式為：ClO₃^-+6VO²⁺+6H⁺=6VO³⁺+Cl^-+3H₂O，
故答案為：1；6；6；6；1；3；H₂O；
（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1.6，此時鋇沉淀率達到最大，需要調(diào)節(jié)的PH較�。蝗翕C沉淀率為90%時不產(chǎn)生Fe（OH）₃沉淀，此時PH=2，氫離子濃度=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^-）=4.0×10^-88，計算得到c（Fe³⁺）=4.0×10^-2mol/L，不產(chǎn)生Fe（OH）₃沉淀，則溶液中c（Fe³⁺）＜4.0×10^-2mol/L，
故答案為：1.6；4.0×10^-2mol/L；
（5）分析流程圖，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；
（6）依據(jù)流程反應分析，加入的試劑在反應過程中生成的離子為，除H⁺之外的陽離子為Fe³⁺、VO₂²⁺、NH₄⁺、K⁺，故答案為：Fe³⁺、VO₂²⁺、NH₄⁺、K⁺．

點評：本題考查了流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)和實驗設計的方法應用，題干信息分析判斷能力，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．