Question

【題目】工業(yè)上設(shè)計(jì)將VOSO4中的K2SO4、SiO2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）步驟①所得廢渣的成分是（寫化學(xué)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(jī)萃取劑）：R2（SO4）n （水層）+2nHA（有機(jī)層）2RAn（有機(jī)層）+nH2SO4 （水層）
②中萃取時(shí)必須加入適量堿，其原因是 ．
③中X試劑為 ．
（3）④的離子方程式為 ．
（4）25℃時(shí)，取樣進(jìn)行試驗(yàn)分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間關(guān)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(jié)合上表，在實(shí)際生產(chǎn)中，⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為 ． 若釩沉淀率為93.1%時(shí)不產(chǎn)生Fe（OH）3沉淀，則溶液中c（Fe3+）＜ ． （已知：25℃時(shí)，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(zhì)有和 ．

Answer 1

【答案】
（1）SiO2；過濾
（2）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）ClO3﹣+6VO2++9H2O=Cl﹣+6VO3﹣+18H+
（4）1.7﹣1.8；2.6×10﹣3mol?L﹣1
（5）有機(jī)萃取劑；氨氣
【解析】解：VOSO4中含有K2SO4、SiO2雜質(zhì)，二氧化硅不溶于水，用水溶過濾得到含有VO2﹣、SO42﹣、K+濾液，濾渣為二氧化硅，在濾液中加入有機(jī)萃取劑萃取濾液中VO2﹣ ， 通過分液得到含有VO2﹣的有機(jī)層，加入試劑X進(jìn)行反萃取，結(jié)合（2）中步驟②、③的變化為可逆過程，可知X為硫酸，加入硫酸分液得到有機(jī)層和水層，由加入氨水調(diào)節(jié)pH得到的沉淀，可知加入氧化劑KClO3氧化VO2﹣為VO3﹣ ， 結(jié)合（4）中得到釩沉淀率和溶液pH之間關(guān)系，可知pH應(yīng)調(diào)節(jié)在1.7～1.8，最后NH4VO3分解得到氨氣和V2O5 ， 由工藝流程可知，氨氣與有機(jī)溶劑可以循環(huán)利用．（1）含有K2SO4、SiO2雜質(zhì)的VOSO4水溶后，二氧化硅不溶于水，操作I是分離互不相溶的固體與液態(tài)，應(yīng)采取過濾操作，得到濾渣為二氧化硅，所以答案是：SiO2；過濾；（2）②中萃取時(shí)必須加入適量堿，由Rn+（水層）+nHA（有機(jī)層）RAn（有機(jī)層）+nH+（水層），可知加入的堿會(huì)和平衡中的氫離子反應(yīng)，促進(jìn)平衡正向進(jìn)行，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，所以答案是：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）KClO3氧化VO2﹣為VO3﹣ ， ClO3﹣被還原為Cl﹣ ， 配平后離子方程式為：ClO3﹣+6VO2++9H2O=Cl﹣+6VO3﹣+18H+ ， 所以答案是：ClO3﹣+6VO2++9H2O=Cl﹣+6VO3﹣+18H+；（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1.7﹣1.8，此時(shí)鋇沉淀率達(dá)到最大；若釩沉淀率為93.1%時(shí)不產(chǎn)生Fe（OH）3沉淀，此時(shí)pH=2，c（H+）=10﹣2mol/L，則c（OH﹣）=10﹣12mol/L，而Ksp[Fe（OH）3]=c（Fe3+）×c3（OH﹣）=2.6×10﹣39 ， 可得c（Fe3+）=2.6×10﹣3molL﹣1不產(chǎn)生Fe（OH）3沉淀，則溶液中c（Fe3+）＜2.6×10﹣3molL﹣1 ， 所以答案是：1.7﹣1.8；2.6×10﹣3molL﹣1；（5）由工業(yè)流程圖可知，流程中有機(jī)萃取劑、氨氣可以循環(huán)利用，所以答案是：有機(jī)萃取劑；氨氣．