Question

釩的用途十分廣泛，有金屬“維生素”之稱．某工廠為了從含有雜質的VOSO₄樣品中回收得到催化劑V₂O₅，設計流程如下：

請回答下列問題：
（1）步驟①所得廢渣的成分是

 

（寫化學式）．NH₄VO₃在焙燒前要洗滌2-3次，該步操作方法為

 

．
（2）步驟②、③的變化過程可簡化為（下式R表示VO²⁺，HA表示有機萃取劑）：R₂（SO₄）_n （水層）+2nHA（有機層）?2RA_n（有機層）+nH₂SO₄ （水層）步驟②中萃取時必須加入適量堿，其原因是

 

．步驟③中X試劑為

 

．
（3）⑤的離子方程式為

 

．
（4）該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質有

 

和

 

．
（5）若取VOSO₄樣品wg，測得消耗a mol?L^-1氯酸鉀溶液VmL（氯酸鉀還原產物為氯化鉀），則1kg樣品理論上可制得的V₂O₅質量是

 

g（用含w、V的代數式表示）．

Answer 1

考點：金屬的回收與環(huán)境、資源保護

專題：實驗設計題

分析：（1）二氧化硅不與酸反應，過濾得到濾渣為二氧化硅；
（2）步驟②、③是萃取、分液，使用的主要儀器是分液漏斗；②中萃取時必須加入適量堿，會和平衡中的氫離子反應促進平衡正向進行；
（3）步驟⑤氨水與酸反應的離子方程式為：NH₃?H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O；
（4）分析流程圖，物質參加反應，反應過程中又生成可以循環(huán)利用；
（5）根據方程式進行計算．

解答： 解：（1）廢釩催化劑（主要成分V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）酸溶后，V₂O₅、Fe₂O₃和酸反應，二氧化硅不與酸反應，過濾得到濾渣為二氧化硅；
故答案為：SiO₂；在漏斗中加水至浸沒沉淀，待水流盡后重復操作；
（2）②分析平衡，Rⁿ⁺（水層）+nHA（有機層）?RA_n（有機層）+nH⁺（水層），加入的堿會中和氫離子促進平衡正向進行，提高了釩的萃取率；
③中反萃取時加入的X試劑是抑制平衡正向進行，可以加入硫酸抑制平衡正向進行；故答案為：加入的堿會中和氫離子促進平衡正向進行，提高了釩的萃取率；硫酸；
（3）步驟⑤氨水與酸反應的離子方程式為：NH₃?H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O，故答案為：NH₃?H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O；
（4）分析流程圖，物質參加反應，反應過程中又生成的物質，或重復利用的物質可以循環(huán)利用，流程中有機萃取劑、氨氣可以循環(huán)利用，
故答案為：氨氣；有機萃取劑；
（5）根據電子守恒，n（VOSO₄）×1=a mol?L^-1×V×10^-3L×6，則1kg樣品理論上可制得的V₂O₅質量是

6aV×10-3×163×1000g

wg

×

182

326

=

546aV

w

g；故答案為：

546aV

w

．

點評：本題考查了流程分析判斷，物質性質和實驗設計的方法應用，題干信息分析判斷能力，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．