Question

（14分）工業(yè)上設計將VOSO4中的K2SO4、SiO2雜質除去并回收得到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 （寫化學式），操作I的名稱 。

（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）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

結合上表，在實際生產中，⑤中加入氨水，調節(jié)溶液的最佳pH為 ；

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

(已知：25℃時，Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39)

（5）該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質有 和 。

Answer 1

（14分）

（1）SiO2 （1分）；過濾（1分）

（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］（2分）；H2SO4（2分）

（3）NH3·H2O+VO3－ =NH4VO3↓+OH－（2分）

（4）1.7～1.8（或1.7、1.8其中一個）（2分），2.6×10-3mol·L-1（2分）

（5）氨氣（或氨水）（1分）；有機萃取劑（1分）

【解析】

試題分析：（1）將VOSO4中的K2SO4、SiO2溶于水后，不溶于水的物質，過濾除去，二氧化硅不溶于水，所以步驟①所得廢渣的成分是SiO2；操作I的名稱是過濾；

（2）根據(jù)萃取時發(fā)生的反應，②中萃取時必須加入適量堿，可減小水層硫酸的濃度，使平衡正向移動，轉化為RAn；③為反萃取，則使平衡逆向移動，所以加入的萃取劑是H2SO4，得到HA萃取劑，再加入到②中；

（3）根據(jù)流程圖，加入氯酸鉀的目的是把VO2+氧化為VO3－；加入氨水后得到NH4VO3沉淀，說明一水合氨與VO3－反應生成沉淀，所以離子方程式為NH3·H2O+VO3－ =NH4VO3↓+OH－；

（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)在pH為1.7～1.8時，釩的沉淀率達到最大值，再增大溶液的pH，釩的沉淀率降低，所以最佳的pH為1.7～1.8；

若釩沉淀率為93.1%時pH=2，c（OH－）=10-12mol/L，為了不產生Fe(OH)3沉淀，則c（OH－）3×c(Fe3+)< Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,則c(Fe3+)<2.6×10-3mol·L-1；

（5）根據(jù)流程圖可知，流程圖中的物質對此出現(xiàn)的為被再利用的物質，所以該工藝中循環(huán)利用的物質是HA萃取劑和氨氣。

考點：考查對工藝流程的分析，平衡移動原理的應用，溶度積的應用，實驗方案的設計