Question

【題目】偏釩酸銨(NH4VO3)主要用作催化劑、催干劑、媒染劑等。用沉淀法除去工業級偏釩酸銨中的雜質硅、磷的流程如下：

(1)堿溶時，下列措施有利于NH3逸出的是________(填字母序號)。

a.升高溫度 b.增大壓強 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)=2.4×10-5，若濾液中c(SiO32-)＝0.08 mol·L－1，則c(Mg2+)=_____________。

②由圖可知，加入一定量的MgSO4溶液作沉淀劑時，隨著溫度的升高，除硅率升高，其原因是SiO32- +2H2OH2SiO3↓+2OH-，但除磷率下降，其原因是_____________。

(3)實驗室過濾操作所需的玻璃儀器有_____________________。

(4)探究NH4Cl的濃度對沉釩率的影響，設計實驗步驟(常見試劑任選)：取兩份10 mL一定濃度的濾液A和B，分別加入1 mL和10 mL的1 mol/LNH4Cl溶液，再向A中加入_______mL蒸餾水，控制兩份溶液的溫度均為50 ℃、pH均為8，由專用儀器測定沉釩率，加入蒸餾水的目的是_________________________。

(5)偏釩酸銨本身在水中的溶解度不大，但在草酸(H2C2O4)溶液中因發生氧化還原反應而溶解，同時生成絡合物(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]，該反應的化學方程式為 ____________。

Answer 1

【答案】ac 3×10-4mol/L Mg3(PO4)2溶解度增大和促進Mg2＋水解生成Mg(OH)2 燒杯、漏斗、玻璃棒 9 使兩份溶液總體積相等，確保其他條件相同，而NH4Cl的濃度不同 2NH4VO3+4H2C2O4=(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]+2CO2↑+4H2O

【解析】

以沉淀法除去工業級偏釩酸銨(NH4VO3)中硅、磷元素雜質的流程為：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，再加鹽酸調節溶液的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)根據氣體在水中溶解度的影響因素，利用平衡移動原理分析；

(2)①根據Ksp(MgSiO3)=c(Mg2+)·c(SiO32-)，結合c(SiO32-)=0.08mol/L，進行計算；

②由于物質的溶解度隨溫度的升高而增大，并結合影響鹽類水解的因素分析；

(3)根據過濾操作分析使用的玻璃儀器；

(4)探究NH4Cl的濃度對沉釩率的影響，對比實驗應控制兩溶液的體積相同；

(5)偏釩酸銨與草酸反應生成(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]和CO2，據此解答。

(1)根據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，根據平衡移動原理，增加OH-的濃度可以減小氨氣的溶解度，故合理選項是ac；

(2)①已知Ksp(MgSiO3)=c(Mg2+)·c(SiO32-)=2.4×l0-5，結合c(SiO32-)=0.08mol/L，則c(Mg2+)=mol/L=3×10-4mol/L；

②難溶性物質Mg3(PO4)2的溶解度隨溫度的升高而增大，且溫度升高促進鹽的水解，升溫促進Mg2+水解生成Mg(OH)2沉淀，使硅酸根水解生成硅酸沉淀，反應的離子方程式為SiO32- +2H2OH2SiO3↓+2OH-，因此導致除磷率降低，而除硅率升高；

(3)過濾是分離難溶性固體與可溶性液體混合物的操作，使用的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒；

(4)探究NH4Cl的濃度對沉釩率的影響，根據控制變量的原則，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，確保只有濃度是變量；

(5)偏釩酸銨與草酸反應生成(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]，V元素化合價降低，則碳元素化合價升高由H2C2O4中的+3價升高變為CO2中的+4價，根據原子守恒、電子守恒，可得反應的化學方程式為：2NH4VO3+4H2C2O4=(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]+2CO2↑+4H2O。