Question

（15分）工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下：

请回答下列问题：

（1）步骤①所得废渣的成分是           （写化学式），操作I的名称 。

（2）步骤②、③的变化过程可简化为（下式R表示VO2+，HA表示有机萃取剂）：

R2(SO4)n (水层)+ 2nHA（有机层）2RAn（有机层） + nH2SO4  (水层) 

②中萃取时必须加入适量碱，其原因是                                                      。

③中X试剂为                            。

（3）④的离子方程式为 。

（4）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
钒沉淀率%	88.1	94.8	96.5	98.0	98.8	98.8	96.4	93.1	89.3

结合上表，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为             ；若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀，则溶液中c(Fe3+)< 。〖已知：25℃时，Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39〗

（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质有               和                      。

 

Answer 1

（1）SiO2，过滤；（2）加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率，H2SO4

（3）6VO2++ClO3-+9H2O=6VO3-+Cl-+18H+；（4）1.7～1.8 ,26×10-3mol/L；

（5）氨气（或氨水），有机萃取剂

【解析】

试题分析：（1）在K2SO4、SiO2、VOSO4中只有SiO2不能在水中溶解，因此步骤①所得废渣的成分是SiO2。将难溶性固体与溶液分离的操作是过滤。因此操作I的名称为过滤。（2）②中萃取时必须加入适量碱，其原因是加入碱中和前边反应产生的硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率，③中X试剂为H2SO4。（3）在含有VO2+、SO42-的水在加入氧化剂KClO3可以把+4价的VO2+氧化为+5价的VO3-。因此根据电荷守恒及电子守恒，结合质量守恒定律，可知该步骤的离子方程式为6VO2++ClO3-+9H2O =6VO3 -+Cl-+ 18H+；（4）根据25℃时，钒沉淀率和溶液pH之间关系表格数据可知zai pH为1.7、1.8时钒沉淀率最高。因此调节溶液的最佳pH为1.7～1.8，若钒沉淀率为93.1%，则pH=2.0, c(H+)=10-2mol/L, c(OH-)=10-12,此时不产生Fe(OH)3沉淀，根据Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39，则溶液中c(Fe3+)< Fe(OH)3÷c3(OH-) =2.6×10-39 ÷(10-12)3=2.6×10-3mol/L。（5）根据流程示意图可知：该工艺流程中，可以循环利用的物质有氨气（或氨水）和有机萃取剂。

考点：考查混合物的分离、实验条件的选择、离子方程式的书写、沉淀溶解平衡、物质的循环利用的知识。