Question

【题目】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）⑤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+）＜ ．
（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质有和 ．

Answer 1

【答案】
（1）SiO2；过滤
（2）加入碱中和产生的酸，平衡右移提高了钒的萃取率；硫酸
（3）NH3H2O+VO3﹣═NH4VO3↓+OH﹣
（4）1.7﹣1.8；2.6×10﹣3mol/L
（5）有机萃取剂；氨气
【解析】解：（1）废钒催化剂（主要成分V2O5、Fe2O3和SiO2等）酸溶后，V2O5、Fe2O3和酸反应，二氧化硅不与酸反应，过滤得到滤渣为二氧化硅，故答案为：SiO2 ， 过滤；（2）②中萃取时必须加入适量碱，分析平衡，Rn+（水层）+nHA（有机层）RAn（有机层）+nH+（水层），加入的碱会和平衡中的氢离子反应促进平衡正向进行；③中反萃取时加入的X试剂是抑制平衡正向进行，可以加入硫酸抑制平衡正向进行，
故答案为：加入碱中和产生的酸，平衡右移提高了钒的萃取率；硫酸；（3）氨水与VO3﹣反应的离子方程式为：NH3H2O+VO3﹣═NH4VO3↓+OH﹣ ， 故答案为：NH3H2O+VO3﹣═NH4VO3↓+OH﹣；（4）根据表中数据判断，⑤中加入氨水，调节溶液pH最佳值为1.7﹣1.8，此时钡沉淀率达到最大，需要氨水量较小；若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe（OH）3沉淀，此时PH=2，c（H+）=10﹣2mol/L，c（OH﹣）=10﹣12mol/L，则溶液中c（Fe3+）浓度依据溶度积计算，Ksp[Fe（OH）3]=c（Fe3+）×c3（OH﹣）=2.6×10﹣39 ， 计算得到c（Fe3+）=2.6×10﹣3molL﹣1 ， 不产生Fe（OH）3沉淀，则溶液中c（Fe3+）＜2.6×10﹣3molL﹣1 ，
故答案为：1.7﹣1.8；2.6×10﹣3；（5）分析流程图，物质参加反应，反应过程中又生成的物质，或重复利用的物质可以循环利用，流程中有机萃取剂、氨气可以循环利用，故答案为：有机萃取剂；氨气．
（1）废钒催化剂（主要成分V2O5、Fe2O3和SiO2等）酸溶后，二氧化硅不与酸反应，过滤得到滤渣为二氧化硅；（2）②中萃取时必须加入适量碱，会和平衡中的氢离子反应促进平衡正向进行；③中反萃取时加入的X试剂是抑制平衡正向进行；（3）依据氨水与VO3﹣反应配平得到离子方程式；（4）根据表中数据判断，⑤中加入氨水，调节溶液pH最佳值为1.8，此时钡沉淀率达到最大，需要氨水量较小；依据沉淀溶度积计算分析；（5）分析流程图，物质参加反应，反应过程中又生成可以循环利用；