Question

釩的用途十分廣泛，有金屬“維生素”之稱．某工廠為了從含有雜質(zhì)的VOSO₄樣品中回收得到催化劑V₂O₅，設(shè)計(jì)流程如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）步驟①所得廢渣的成分是

 

（寫化學(xué)式）．NH₄VO₃在焙燒前要洗滌2-3次，該步操作方法為

 

．
（2）步驟②、③的變化過(guò)程可簡(jiǎn)化為（下式R表示VO²⁺，HA表示有機(jī)萃取劑）：R₂（SO₄）_n （水層）+2nHA（有機(jī)層）?2RA_n（有機(jī)層）+nH₂SO₄ （水層）步驟②中萃取時(shí)必須加入適量堿，其原因是

 

．步驟③中X試劑為

 

．
（3）⑤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）若取VOSO₄樣品wg，測(cè)得消耗a mol?L^-1氯酸鉀溶液VmL（氯酸鉀還原產(chǎn)物為氯化鉀），則1kg樣品理論上可制得的V₂O₅質(zhì)量是

 

g（用含w、V的代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）二氧化硅不與酸反應(yīng)，過(guò)濾得到濾渣為二氧化硅；
（2）步驟②、③是萃取、分液，使用的主要儀器是分液漏斗；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）步驟⑤氨水與酸反應(yīng)的離子方程式為：NH₃?H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O；
（4）分析流程圖，物質(zhì)參加反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中又生成可以循環(huán)利用；
（5）根據(jù)方程式進(jìn)行計(jì)算．

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(yīng)，二氧化硅不與酸反應(yīng)，過(guò)濾得到濾渣為二氧化硅；
故答案為：SiO₂；在漏斗中加水至浸沒沉淀，待水流盡后重復(fù)操作；
（2）②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)中和氫離子促進(jìn)平衡正向進(jìn)行，提高了釩的萃取率；
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：加入的堿會(huì)中和氫離子促進(jìn)平衡正向進(jìn)行，提高了釩的萃取率；硫酸；
（3）步驟⑤氨水與酸反應(yīng)的離子方程式為：NH₃?H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O，故答案為：NH₃?H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O；
（4）分析流程圖，物質(zhì)參加反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)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：氨氣；有機(jī)萃取劑；
（5）根據(jù)電子守恒，n（VOSO₄）×1=a mol?L^-1×V×10^-3L×6，則1kg樣品理論上可制得的V₂O₅質(zhì)量是

6aV×10-3×163×1000g

wg

×

182

326

=

546aV

w

g；故答案為：

546aV

w

．

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．