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）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

【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）ClO3﹣+6VO2++9H2O=Cl﹣+6VO3﹣+18H+
（4）1.7﹣1.8；2.6×10﹣3mol?L﹣1
（5）有机萃取剂；氨气
【解析】解：VOSO4中含有K2SO4、SiO2杂质，二氧化硅不溶于水，用水溶过滤得到含有VO2﹣、SO42﹣、K+滤液，滤渣为二氧化硅，在滤液中加入有机萃取剂萃取滤液中VO2﹣ ， 通过分液得到含有VO2﹣的有机层，加入试剂X进行反萃取，结合（2）中步骤②、③的变化为可逆过程，可知X为硫酸，加入硫酸分液得到有机层和水层，由加入氨水调节pH得到的沉淀，可知加入氧化剂KClO3氧化VO2﹣为VO3﹣ ， 结合（4）中得到钒沉淀率和溶液pH之间关系，可知pH应调节在1.7～1.8，最后NH4VO3分解得到氨气和V2O5 ， 由工艺流程可知，氨气与有机溶剂可以循环利用．（1）含有K2SO4、SiO2杂质的VOSO4水溶后，二氧化硅不溶于水，操作I是分离互不相溶的固体与液态，应采取过滤操作，得到滤渣为二氧化硅，所以答案是：SiO2；过滤；（2）②中萃取时必须加入适量碱，由Rn+（水层）+nHA（有机层）RAn（有机层）+nH+（水层），可知加入的碱会和平衡中的氢离子反应，促进平衡正向进行，提高了钒的萃取率；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，所以答案是：加入碱中和产生的酸，平衡右移提高了钒的萃取率；硫酸；（3）KClO3氧化VO2﹣为VO3﹣ ， ClO3﹣被还原为Cl﹣ ， 配平后离子方程式为：ClO3﹣+6VO2++9H2O=Cl﹣+6VO3﹣+18H+ ， 所以答案是：ClO3﹣+6VO2++9H2O=Cl﹣+6VO3﹣+18H+；（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；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，则c（OH﹣）=10﹣12mol/L，而Ksp[Fe（OH）3]=c（Fe3+）×c3（OH﹣）=2.6×10﹣39 ， 可得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 ， 所以答案是：1.7﹣1.8；2.6×10﹣3molL﹣1；（5）由工业流程图可知，流程中有机萃取剂、氨气可以循环利用，所以答案是：有机萃取剂；氨气．