Question

（19分）钒有金属“维生素”之称，研究发现钒的某些化合物对治疗糖尿病有很好的疗效。
工业上设计将VOSO₄中的K₂SO₄、SiO₂、CuO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②、③的变化过程可表示为（HM为有机萃取剂）：
VOSO₄ (水层)+ 2HM（有机层） VOM₂（有机层） + H₂SO₄ (水层) 
步骤②中萃取时必须加入适量碱，其原因是                         。
步骤③中X试剂为                   。
（2）步骤④的离子方程式为                      
（3）该工艺流程中，可以循环利用的物质有               和       。
（4）操作Ⅰ得到的废渣，用         溶解，充分反应后，                     ，（填写系列操作名称）称量得到mg氧化铜。
(5）为了制得氨水，甲、乙两小组选择了不同方法制取氨气，请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表空格中。

	实验装置	实验药品	制备原理
甲小组	A	氢氧化钙、氯化铵	反应的化学方程式为①
乙小组	②	浓氨水、氢氧化钠固体	分析产生氨气的原因③

 

Answer 1

（1）加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率（2分）；H₂SO₄（2分）
（2）ClO₃^-+6VO²⁺+9H₂O= Cl^-+6VO₃^-+18H⁺（3分）
（3）氨气（或氨水）（1分）；有机萃取剂（1分）
(4) 氢氧化钠溶液（1分）  过滤、洗涤、干燥（2分）
（5）① 2NH₄Cl＋Ca(OH)₂CaCl₂＋2H₂O＋2NH₃↑。(2分)② B (2分)
③氢氧化钠溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出；氧氧化钠吸水，促使氨放出；氢氧化钠电离出的OH^－增大了氨水中OH^－浓度，促使氨水电离平衡左移，导致氨气放出。 (3分)

试题分析：（1）根据题意知，步骤②、③的变化过程可表示为（HM为有机萃取剂）：
VOSO₄ (水层)+ 2HM（有机层） VOM₂（有机层） + H₂SO₄ (水层) ，萃取过程该平衡正向移动，反萃取过程该平衡逆向移动；步骤②中萃取时必须加入适量碱，其原因是加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率。步骤③中X试剂为H₂SO₄。（2）根据题给流程图知，步骤④为ClO₃^-将6VO²⁺氧化为VO₃^-，根据氧化还原方程式及离子方程式的书写原则写出该反应的离子方程式为ClO₃^-+6VO²⁺+9H₂O= Cl^-+6VO₃^-+18H⁺。（3）由题给工艺流程知，可以循环利用的物质有氨气（或氨水）和有机萃取剂。（4）操作Ⅰ为溶解操作，二氧化硅和氧化铜不溶于水，得到的废渣为二氧化硅和氧化铜的混合物，二氧化硅为酸性氧化物，氧化铜为碱性氧化物，故用氢氧化钠溶液溶解，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，称量得到mg氧化铜。(5）甲小组为氢氧化钙和氯化铵固体共热生成氯化钙、氨气和水，化学方程式为2NH₄Cl＋Ca(OH)₂CaCl₂＋2H₂O＋2NH₃↑；乙小组用浓氨水和氢氧化钠固体不加热制氨气，应选B装置；产生氨气的原因为氢氧化钠溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出；氧氧化钠吸水，促使氨放出；氢氧化钠电离出的OH^－增大了氨水中OH^－浓度，促使氨水电离平衡左移，导致氨气放出。₄中的K₂SO₄、SiO₂、CuO杂质除去并回收得到V₂O₅的流程为载体考查化学平衡移动原理、物质的分离和提纯、氨气的制备及相关反应方程式的书写。