Question

6．偏釩酸銨（NH₄VO₃）主要用作催化劑、催干劑、媒染劑等．用沉淀法除去工業(yè)級偏釩酸銨中的雜質(zhì)硅、磷的流程如圖1：

（1）堿溶時，下列措施有利于NH₃逸出的是ac（填字母）．
A．升高溫度      B．增大壓吸       C．增大NaOH溶液的濃度
（2）①濾渣的主要成分為Mg₃（PO₄）₂、MgSiO₃，已知Ksp（MgSiO₃）=2.4×l0^-5．若濾液中c（SiO₃^2-）=0.08mol/L，則c（Mg²⁺）=3×10^-4mol/L
②由圖2可知，加入一定量的MgSO₄溶液作沉淀劑時，隨著溫度的升高，除磷率下降，其原因是溫度升高，Mg₃（PO₄）₂溶解度增大和升溫促進Mg²⁺水解生成Mg（OH）₂；但隨著溫度的升高，除硅率升高，其原因是SiO₃^2-+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂SiO₃↓+2OH^-（或者SiO₃^2-+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₄SiO₄↓+2OH^-）（用離子方程式表示）．
（3）沉釩時，反應(yīng)溫度需控制在50℃，在實驗室可采取的加熱方式為水浴加熱
（4）探究NH₄Cl的濃度對沉釩率的影響，設(shè)計實驗步驟（常見試劑任選）：取兩份10mL一定濃度的濾液A和B，分別加入lmL和10mL的1mol/LNH₄Cl溶液，再向A中加入9mL蒸餾水，控制兩份溶液溫度均為50℃、pH均為8，由專用儀器洲定沉釩率．加入蒸餾水的目的是使兩份溶液總體積相等，便于比較
（5）偏釩酸銨本身在水中的溶解度不大，但在草酸（H₂C₂O₄）溶液中因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而溶解，同時生成絡(luò)合物（NH₄）₂[（VO）₂（C₂O₄）₃]，該反應(yīng)的化學方程式為2NH₄VO₃+4H₂C₂O₄=（NH₄）₂[（VO）₂（C₂O₄）₃]+2CO₂↑+4H₂O．

Answer 1

分析 以沉淀法除去工業(yè)級偏釩酸銨（NH₄VO₃）中硅、磷元素雜質(zhì)的流程為：在偏釩酸銨中加氫氧化鈉溶液，將偏釩酸銨溶解，銨鹽遇到強堿生成氨氣，再加鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值，加硫酸鎂，生成Mg₃（PO₄）₂、MgSiO₃沉淀，過濾除去濾渣，在濾液中加氯化銨得偏釩酸銨，
（1）根據(jù)氣體在水中溶解度的影響因素可知，升溫、減壓都可以減小氣體的溶解度，由于氨氣在水中形成氨水能電離出氫氧根離子，根平衡移動原理，增加氫氧根濃度可以減小氨氣 的溶解度；
（2）①根據(jù)Ksp（MgSiO₃）=c（Mg²⁺）c（SiO₃^2-）=2.4×l0^-5，結(jié)合c（SiO₃^2-）=0.08mol/L，進行計算；
②根據(jù)影響鹽類水解的因素可知，升高溫度水解程度增大，鎂離子、硅酸根離子都是易水解的離子；
（3）沉釩時，反應(yīng)溫度需控制在50℃，可采用水浴加熱；
（4）探究NH₄Cl的濃度對沉釩率的影響，對比試驗應(yīng)體積形同；
（5）偏釩酸銨與草酸反應(yīng)生成（NH₄）₂[（VO）₂（C₂O₄）₃]和二氧化碳，據(jù)此分析．

解答 解：（1）根據(jù)氣體在水中溶解度的影響因素可知，升溫、減壓都可以減小氣體的溶解度，故選a，由于氨氣在水中形成氨水能電離出氫氧根離子，根平衡移動原理，增加氫氧根濃度可以減小氨氣 的溶解度，故選c，
故答案為：ac；
（2）①已知Ksp（MgSiO₃）=c（Mg²⁺）c（SiO₃^2-）=2.4×l0^-5，結(jié)合c（SiO₃^2-）=0.08mol/L，則c（Mg²⁺）=$\frac{2.4×1{0}^{-5}}{0.08}mol/L$=3×10^-4mol/L，
故答案為：3×10^-4mol/L；
②根據(jù)影響鹽類水解的因素可知，升高溫度水解程度增大，鎂離子、硅酸根離子都是易水解的離子，所以升溫促進Mg²⁺水解生成Mg（OH）₂，使硅酸根水解生成硅沉淀，反應(yīng)的離子方程式為SiO₃^2-+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂SiO₃↓+2OH^-（或者SiO₃^2-+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₄SiO₄↓+2OH^-）；
故答案為：升溫促進Mg²⁺水解生成Mg（OH）₂；SiO₃^2-+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂SiO₃↓+2OH^-（或者SiO₃^2-+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₄SiO₄↓+2OH^-）；
（3）沉釩時，反應(yīng)溫度需控制在50℃，可采用水浴加熱，
故答案為：水浴加熱；
（4）探究NH₄Cl的濃度對沉釩率的影響，為要有可比性，兩溶液的體積必須相等，所以要 向A中加入約9 mL蒸餾水，使兩份溶液總體積相等，便于比較；
故答案為：9；使兩份溶液總體積相等，便于比較；
（5）偏釩酸銨與草酸反應(yīng)生成（NH₄）₂[（VO）₂（C₂O₄）₃]，V元素化合價降低，則碳元素化合價升高由二氧化碳生成，則化學方程為：2NH₄VO₃+4H₂C₂O₄=（NH₄）₂[（VO）₂（C₂O₄）₃]+2CO₂↑+4H₂O；
故答案為：2NH₄VO₃+4H₂C₂O₄=（NH₄）₂[（VO）₂（C₂O₄）₃]+2CO₂↑+4H₂O．

點評 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對條件的控制選擇與理解、溶度積的計算、實驗設(shè)計等，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)與靈活運用能力，題目難度中等．