Question

（19分）釩有金屬“維生素”之稱，研究發現釩的某些化合物對治療糖尿病有很好的療效。
工業上設計將VOSO₄中的K₂SO₄、SiO₂、CuO雜質除去并回收得到V₂O₅的流程如下：

請回答下列問題：
（1）步驟②、③的變化過程可表示為（HM為有機萃取劑）：
VOSO₄ (水層)+ 2HM（有機層） VOM₂（有機層） + H₂SO₄ (水層) 
步驟②中萃取時必須加入適量堿，其原因是                         。
步驟③中X試劑為                   。
（2）步驟④的離子方程式為                      
（3）該工藝流程中，可以循環利用的物質有               和       。
（4）操作Ⅰ得到的廢渣，用         溶解，充分反應后，                     ，（填寫系列操作名稱）稱量得到mg氧化銅。
(5）為了制得氨水，甲、乙兩小組選擇了不同方法制取氨氣，請將實驗裝置的字母編號和制備原理填寫在下表空格中。

	實驗裝置	實驗藥品	制備原理
甲小組	A	氫氧化鈣、氯化銨	反應的化學方程式為①
乙小組	②	濃氨水、氫氧化鈉固體	分析產生氨氣的原因③

 

Answer 1

（1）加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動，提高釩的萃取率（2分）；H₂SO₄（2分）
（2）ClO₃^-+6VO²⁺+9H₂O= Cl^-+6VO₃^-+18H⁺（3分）
（3）氨氣（或氨水）（1分）；有機萃取劑（1分）
(4) 氫氧化鈉溶液（1分）  過濾、洗滌、干燥（2分）
（5）① 2NH₄Cl＋Ca(OH)₂CaCl₂＋2H₂O＋2NH₃↑。(2分)② B (2分)
③氫氧化鈉溶于水放出大量熱，溫度升高，使氨的溶解度減小而放出；氧氧化鈉吸水，促使氨放出；氫氧化鈉電離出的OH^－增大了氨水中OH^－濃度，促使氨水電離平衡左移，導致氨氣放出。 (3分)

試題分析：（1）根據題意知，步驟②、③的變化過程可表示為（HM為有機萃取劑）：
VOSO₄ (水層)+ 2HM（有機層） VOM₂（有機層） + H₂SO₄ (水層) ，萃取過程該平衡正向移動，反萃取過程該平衡逆向移動；步驟②中萃取時必須加入適量堿，其原因是加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動，提高釩的萃取率。步驟③中X試劑為H₂SO₄。（2）根據題給流程圖知，步驟④為ClO₃^-將6VO²⁺氧化為VO₃^-，根據氧化還原方程式及離子方程式的書寫原則寫出該反應的離子方程式為ClO₃^-+6VO²⁺+9H₂O= Cl^-+6VO₃^-+18H⁺。（3）由題給工藝流程知，可以循環利用的物質有氨氣（或氨水）和有機萃取劑。（4）操作Ⅰ為溶解操作，二氧化硅和氧化銅不溶于水，得到的廢渣為二氧化硅和氧化銅的混合物，二氧化硅為酸性氧化物，氧化銅為堿性氧化物，故用氫氧化鈉溶液溶解，充分反應后，過濾、洗滌、干燥，稱量得到mg氧化銅。(5）甲小組為氫氧化鈣和氯化銨固體共熱生成氯化鈣、氨氣和水，化學方程式為2NH₄Cl＋Ca(OH)₂CaCl₂＋2H₂O＋2NH₃↑；乙小組用濃氨水和氫氧化鈉固體不加熱制氨氣，應選B裝置；產生氨氣的原因為氫氧化鈉溶于水放出大量熱，溫度升高，使氨的溶解度減小而放出；氧氧化鈉吸水，促使氨放出；氫氧化鈉電離出的OH^－增大了氨水中OH^－濃度，促使氨水電離平衡左移，導致氨氣放出。₄中的K₂SO₄、SiO₂、CuO雜質除去并回收得到V₂O₅的流程為載體考查化學平衡移動原理、物質的分離和提純、氨氣的制備及相關反應方程式的書寫。