Question

普通鋼中加入少量的釩（化學(xué)式V），就能極大改善鋼的彈性和強(qiáng)度，使鋼的抗磨損和抗爆裂性大增，且既耐高溫又抗奇寒，因此含有“合金維生素”之稱．工業(yè)上回收廢釩催化劑（含有V₂O₅、VOSO₄、K₂SO₄、SiO₂）中釩的主要流程如下：

回答下列問題：
（1）VOSO₄和（VO₂）₂SO₄中釩的化合價(jià)分別為

 

．
（2）濾渣l中的主要成分是

 

．（填寫化學(xué)式）
（3）步驟②中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（4）步驟③的變化過程可簡化為（HA表示有機(jī)萃取劑）：VOSO₄ +（水層）+2HA₂（有機(jī)層）?VOA₂（有機(jī)層）+H₂SO₄（水層），則步驟④中可選擇硫酸作為萃取劑的原因是

 

．
（5）調(diào)節(jié)pH，可將（VO₂）₂SO₄轉(zhuǎn)變?yōu)镹H₄VO₃沉淀.25℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)測得釩沉淀率與溶液pH之間的關(guān)系如下表；

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	20．	2.1
釩沉淀率（%）	88.1	94.8	96.5	98.0	98.8	98.8	96.4	93.1	89.3

在實(shí)際生產(chǎn)中，步驟⑥中加入氨水調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為：

 

；
（6）該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有

 

；
（7）寫出步驟⑧中用鋁熱法冶煉金屬釩的化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù),難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),物質(zhì)的分離、提純和除雜

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：了解流程每一步驟的目的是什么，得到什么物質(zhì)，如何得到等．性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法應(yīng)用，題干信息分析判斷能力．
（1）據(jù)化合價(jià)代數(shù)和等于0計(jì)算；
（2）據(jù)物質(zhì)的水溶性確定；
（3）亞硫酸根具有還原性，酸性條件下，能被五氧化二釩氧化生成硫酸根離子．
（4）反萃取時(shí)加入的硫酸試劑是抑制平衡正向進(jìn)行；
（5）根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷，加入氨水，調(diào)節(jié)溶液pH最佳值為1.7-1.8，此時(shí)鋇沉淀率達(dá)到最大，需要氨水量較��；
（6）分析流程圖，物質(zhì)參加反應(yīng)，反應(yīng)過程中又生成可以循環(huán)利用；
（7）鋁熱反應(yīng)中，高溫條件下，鋁和氧化物反應(yīng)生成氧化鋁和另外的金屬單質(zhì)；

解答： 解：（1）根據(jù)化合物中各元素正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零可知，VOSO₄中V的化合價(jià)是+4價(jià)，（V0₂）₂SO₄中V的化合價(jià)是+5價(jià)，
故答案為：+4，+5；
（2）據(jù)物質(zhì)的水溶性確定，V₂O₅和SiO₂難溶于水，
故答案為：V₂O₅、SiO₂；
（3）亞硫酸根具有還原性，酸性條件下，能被五氧化二釩氧化生成硫酸根離子，離子反應(yīng)方程式為：V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺=2VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺=2VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O；
（4）反萃取時(shí)分析平衡，VOSO₄ +（水層）+2HA₂（有機(jī)層）?VOA₂（有機(jī)層）+H₂SO₄（水層），加入硫酸抑制平衡正向進(jìn)行，使VOSO₄進(jìn)入水層；
故答案為：加入硫酸使平衡向左移動(dòng)，使VOSO₄進(jìn)入水層；
（5）根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷，⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液pH最佳值為1.7-1.8，此時(shí)鋇沉淀率達(dá)到最大，需要氨水量較��；
故答案為：1.7-1.8；
（6）分析流程圖，物質(zhì)參加反應(yīng)，反應(yīng)過程中又生成的物質(zhì)，或重復(fù)利用的物質(zhì)可以循環(huán)利用，流程中有機(jī)萃取劑、氨氣可以循環(huán)利用，
故答案為：有機(jī)萃取劑；氨氣；
（7）鋁和五氧化二釩發(fā)生鋁熱反應(yīng)的方程式為：3V₂O₅+10Al 

高溫  .

6V+5Al₂O₃，
故答案為：3V₂O₅+10Al 

高溫  .

6V+5Al₂O₃．

點(diǎn)評：本題考查了流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法應(yīng)用，題干信息分析判斷能力，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．