Question

釩有金屬“維生素”之稱，研究發(fā)現(xiàn)釩的某些化合物對(duì)治療糖尿病有很好的療效．工業(yè)上設(shè)計(jì)將VOSO₄中的K₂SO₄、SiO₂、CuO雜質(zhì)除去并回收得到V₂O₅的流程如下：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）操作②的名稱是

 

．
（2）步驟②、③的變化過程可表示為（HM為有機(jī)萃取劑）：VOSO₄ （水層）+2HM（有機(jī)層）?VOM₂（有機(jī)層）+H₂SO₄（水層）
步驟②必須加入適量堿，其原因是

 

．
步驟③中X試劑為

 

．
（3）步驟④的離子方程式為

 

（4）該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有

 

和

 

．
（5）操作Ⅰ得到的廢渣，用

 

溶解（填試劑），充分反應(yīng)后，

 

（填寫系列操作名稱），稱量得到m g氧化銅．
（6）將（5）得到m g氧化銅用氫氣完全還原結(jié)果生成銅為n g，則氧化銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：流程分析可知VOSO₄中含有K₂SO₄、SiO₂、CuO雜質(zhì)，水溶過濾得到VO^2-、SO₄^2-、K⁺濾液，在濾液中加入有機(jī)萃取劑萃取VO^2-和混合溶液分離，加入硫酸分液得到有機(jī)層和水層，加入氧化劑KClO₃氧化VO^2-為VO^3-，加入氨水生成NH₄VO₃分解得到氨氣和V₂O₅；
（1）操作②是利用有機(jī)萃取劑萃取VO^2-離子從混合物中分離出來；
（2）②中萃取時(shí)必須加入適量堿，會(huì)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(shí)加入的X試劑是抑制平衡正向進(jìn)行；
（3）步驟④加入KClO₃使VO²⁺氧化為VO₃^-，則本身被還原為Cl^-，配平得離子方程式；
（4）分析流程圖，物質(zhì)參加反應(yīng)，反應(yīng)過程中又生成可以循環(huán)利用；
（5）根據(jù)氧化銅和二氧化硅的性質(zhì)的不同和物質(zhì)分離的方法判斷；
（6）依據(jù)氫氣還原氧化銅的反應(yīng)定量關(guān)系，結(jié)合生成銅金屬反應(yīng)的氧化銅質(zhì)量，計(jì)算得到氧化銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答： 解：（1）操作②是利用有機(jī)萃取劑萃取VO^2-離子從混合物中分離出來，實(shí)驗(yàn)操作是萃�。�
故答案為：萃�。�
（2）②中萃取時(shí)必須加入適量堿，分析平衡，Rⁿ⁺（水層）+nHA（有機(jī)層）?RA_n（有機(jī)層）+nH⁺（水層），加入的堿會(huì)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(shí)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，
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；H₂SO₄；
（3）步驟④加入KClO₃使VO²⁺氧化為VO₃^-，則本身被還原為Cl^-，配平得離子方程式為ClO₃^-+6VO²⁺+9H₂O=Cl^-+6VO₃^-+18H⁺，
故答案為：ClO₃^-+6VO²⁺+9H₂O=Cl^-+6VO₃^-+18H⁺；
（4）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(jī)萃取劑、氨氣可以循環(huán)利用；
故答案為：有機(jī)萃取劑；氨氣；
（5）操作Ⅰ得到的廢渣的成分是氧化銅和二氧化硅，氧化銅為堿性氧化物與堿不反應(yīng)，二氧化硅是酸性氧化物溶于氫氧化鈉溶液，充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥，稱量得到mg氧化銅，故答案為：氫氧化鈉溶液；過濾、洗滌、干燥；
（6）得到m g氧化銅用氫氣完全還原結(jié)果生成銅為n g，生成ng銅反應(yīng)的氧化銅質(zhì)量=

ng

64g/mol

×80g/mol=

5

4

ng；
氧化銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

5 4 n

m

×100%=

125n

m

%；
故答案為：

125n

m

%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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