Question

工業上設計將VOSO4中的K2SO4、SiO2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①所得廢渣的成分是??????????? （寫化學式），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表示有機萃取劑）：

R2(SO4)n (水層)+ 2nHA（有機層）2RAn（有機層） + nH2SO4  (水層) 

②中萃取時必須加入適量堿，其原因是???????????????????????????? 。

③中X試劑為??????????????????? 。

（3）⑤的離子方程式為???????????????????????? 。

（4）25℃時，取樣進行試驗分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間關系如下表：

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

 

上表，在實際生產中，⑤中加入氨水，調節溶液的最佳pH為?????????? ；

若釩沉淀率為93．1%時不產生Fe(OH)3沉淀，則溶液中c(Fe3+)<????????????? 。

(已知：25℃時，Ksp[Fe(OH)3]=2．6×10-39)

（5）該工藝流程中，可以循環利用的物質有?????????????? 和??????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）SiO2；過濾

（2）加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動，提高釩的萃取率［或類似表述，如提高RAn（有機層）的濃度、百分含量等］；H2SO4

（3）NH3·H2O+VO3－ =NH4VO3↓+OH－

（4）1．7～1．8（或1．7、1．8其中一個），2．6×10-3mol·L-1

（5）氨氣（或氨水）；有機萃取劑

【解析】

試題分析：（1）在上述處理過程中只有SiO2不能溶解與水中，所以步驟①過濾所得廢渣的成分是SiO2。（2）②中萃取時必須加入適量堿，其原因是加入堿可以與上述平衡中的生成物硫酸反應反應，減少生成物的濃度，化學平衡正向移動，這樣就可以提高釩的萃取率，根據框圖的物質轉化關系可知在③中X試劑應該為H2SO4。⑶在步驟④中KClO3把VO2+氧化為VO3-，在步驟⑤中加入氨水調節溶液的PH,這時轉化為難溶的NH4VO3沉淀。該反應的離子方程式為NH3·H2O+VO3－ =NH4VO3↓+OH－。（4）在實際生產中，結合表中給定的數據可知：在⑤中加入氨水，調節溶液的最佳pH為1．7——1．8． 若釩沉淀率為93．1%，則溶液的pH為2．0，c(H+)= 10-2mol/L,c(OH-)=Kw÷c(H+)=10-14÷10-2=10-12mol/L． 此時不產生Fe(OH)3沉淀，則c(Fe3+)·c(OH-)3< 2．6 ×10-39． c(Fe3+) <2．6×10-39÷c(OH-)3=2．6×10-39÷(10-12)3 =2．6×10-3mol/L． ⑸ 由流程圖示可以看出：在該工藝流程中，可以循環利用的物質有氨氣（或氨水）和有機萃取劑。??

考點：考查化學與技術的知識。主要包括物質的溶解性、混合物的分離、化學平衡移動、沉淀的產生的條件、物質的循環利用等知識。