【題目】五氧化二釩廣泛用于冶金、化工等行業(yè),主要用于冶煉釩鐵.用作合金添加劑,占五氧化二釩總消耗量的80%以上,其次是用作有機化工的催化劑,為了增加V2O5的利用率,我們從廢釩催化劑(主要成分V2O5,VOSO4,K2SO4,SiO2和Fe2O3等)中回收V2O5的一種生產(chǎn)工藝流程示意圖如下:
部分含釩物質(zhì)在水中的溶解性如下,回答下列問題:
物質(zhì) | VOSO4 | V2O5 | NH4VO3 | (VO2)2SO4 |
溶解牲 | 可溶 | 難溶 | 難溶 | 易溶 |
(l)①中廢渣的主要成分是____;①中V2O5發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________。
(2)②,③中的變化過程可簡化為(下式中的R表示VO2+或Fe3+,HA表示有機萃取劑的主要成分):R2(SO4)n(水層)+2nHA(有機層)2RA(有機層)+nH2SO4(水層)。②中萃取時必須加入適量堿,其原因是________________;實驗室進行萃取操作主要使用的玻璃儀器為________________。
(3)實驗室用的原料中V2O5占6%(原料中的所有釩已換算成V2O5)。取l00g該廢釩催化劑按工業(yè)生產(chǎn)的步驟進行實驗,當加入100 mL0.1mol/L的KC1O3溶液時,溶液中的釩恰好被完全處理,假設(shè)以后各步釩沒有損失,則該實驗中釩的回收率是____(己知V2O5的相對分子質(zhì)量為182)。
(4) 25℃時,取樣進行試驗分析,得到釩沉淀率和溶液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 | 2.0 | 2.1 |
釩沉淀率/% | 88.1 | 94.8 | 96.5 | 98.0 | 98.8 | 98.6 | 96.4 | 93.1 | 89.3 |
試判斷在實際生產(chǎn)時,⑤中加入氨水調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為_________;若釩沉淀率為93.1%時不產(chǎn)生Fe( OH)3沉淀,則此時溶液中c(Fe3+)=_________。(已知:25℃時k[Fe(OH)3]=2.6×l0-39.)
【答案】 SiO2 V2O5+4H++SO32-=2VO2++SO42-+2H2O 加入堿,中和H2SO4,使平衡正移 分液漏斗、燒杯 91.0% 1.7 2.6×l0-3mol/L
【解析】生產(chǎn)流程分析如下:廢釩催化劑(主要成分V2O5、Fe2O3和SiO2等),據(jù)物質(zhì)的水溶性確定V2O5和SiO2難溶于水,即為得到的濾渣,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+SO32+4H+=2VO2++SO42+2H2O,過濾得到的廢渣為二氧化硅,強酸性浸出液含有VO2+、K+、SO42,加入有機萃取劑萃取分液得到有機溶液中VO2+,再加入X試劑進行反萃取分液,分離出有機層,得到水層是含VO2+、Fe3+、SO42的酸性水溶液,根據(jù)Rn+(水層)+nHA(有機層)RAn(有機層)+nH+(水層)可知,加入的堿會和平衡體系中的氫離子反應(yīng)促進平衡正向進行,加入硫酸抑制平衡正向進行,氯酸鉀具有氧化性,能將VO2+氧化為VO2+,加入氨水,調(diào)節(jié)溶液pH到最佳值得到NH4VO3,最后焙燒得到五氧化二釩即可;
(1).根據(jù)上述分析可知①中廢渣的主要成分是二氧化硅;①中V2O5發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:V2O5+SO32+4H+=2VO2++SO42+2H2O,故答案為:SiO2;V2O5+4H++SO32-=2VO2++SO42-+2H2O;
(2).反萃取時根據(jù)VOSO4+(水層)+2HA2(有機層)VOA2(有機層)+H2SO4(水層)可知,為提高②中萃取百分率,則加入堿中和硫酸使平衡正移、多次連續(xù)萃取,提高釩的萃取率,萃取分液操作時,用到的玻璃儀器有分液漏斗和燒杯,故答案為:加入堿中和H2SO4,使平衡正移;分液漏斗、燒杯;
(3).結(jié)合得失電子守恒和原子守恒配平得到加入氯酸鉀時發(fā)生的反應(yīng)離子方程式為:ClO3+6VO2++6H+=6VO3++Cl+3H2O,根據(jù)該離子方程式可得如下關(guān)系:3V2O5~6VO2+~ClO3,100 mL0.1mol/L的KC1O3溶液中ClO3的物質(zhì)的量為n(ClO3)=0.1L×0.1mol/L=0.01mol,則對應(yīng)V2O5的物質(zhì)的量為0.03mol,質(zhì)量為0.03mol×182g/mol=5.46g,則該實驗中釩的回收率是=91.0%,故答案為:91.0%;
(4).從沉淀率和pH關(guān)系可知,隨pH增大,沉淀率先增大后減小,故沉淀率最大的pH即為最佳pH,pH=1.7時釩的沉淀率最大為98.8%,加入氨水調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為1.7,若釩沉淀率為93.1%時不產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀,此時溶液pH=2,計算氫氧根離子濃度為c(OH)=1012mol/L,k[Fe(OH)3]=2.6×1039=c(Fe3+)c3(OH),c(Fe3+)=2.6×1039÷(1012)3=2.6×103mol/L,故答案為:1.7;2.6×103mol/L。
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【題目】不能作為判斷硫、氯兩種元素非金屬性強弱的依據(jù)是( )
A.單質(zhì)氧化性的強弱B.單質(zhì)沸點的高低
C.單質(zhì)與氫氣化合的難易D.最高價氧化物對應(yīng)的水化物酸性的強弱
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【題目】某元素基態(tài)原子4s軌道上有1個電子,則該基態(tài)原子價電子排布不可能是( )
A. 3p64s1B. 4s1C. 3d54s1D. 3d104s1
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【題目】下列關(guān)于物質(zhì)的敘述不正確的是
A. 水泥是傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品
B. 氯氣是一種黃綠色、有毒的氣體
C. 瑪瑙的主要成分是硅
D. 硅在電子工業(yè)中,是最重要的半導體材料
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【題目】下列說法正確的是
A. 在實驗室中可以用己烯通萃萃取提取溴水中的溴單質(zhì)
B. 在一定條件下乙烯可被氧化成乙醇,乙醇可以被氯化為乙酸
C. lmol葡萄糖能水解生成2molCH3CH2OH和2molC02
D. 乙烯使酸性高錳酸鐘溶液褪色與乙烯使漠水褪色的原理不同
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【題目】煤是“工業(yè)的糧食”,石油是“工業(yè)的血液”。有關(guān)煤和石油加工的說法正確的是
A. 煤的干餾產(chǎn)物主要是各類有機物
B. 石油的裂解、分餾和煤的干餾都屬于化學變化
C. 煤焦油經(jīng)過分餾可得到苯、甲苯等,說明煤中含有苯和甲苯
D. 石油的裂化,說明長鏈烴在高溫條件下可以分解為短鏈烴
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【題目】欲用下圖裝置對所制備的氣體進行除雜檢驗,其設(shè)計方案合理的是
制備氣體 | X(除雜試劑) | Y(檢驗試劑) | ||
A | CH3CH2Br與NaOH乙醇溶液共熱 | H2O | KMnO4酸性溶液 | |
B | 電石與NaCl水溶液 | H2O | Br2的水溶液 | |
C | C2H5OH與濃硫酸加熱至170℃ | 飽和NaHSO3溶液 | K2Cr2O7酸性溶液 | |
D | 生石灰與濃氨水 | 濃硫酸 | 紅色石蕊試紙 |
A. A B. B C. C D. D
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【題目】下列說法不正確的是( )
A. 乙酸乙酯中混有乙酸可用NaOH溶液除去
B. 乙醇、乙酸都可以與金屬鈉反應(yīng)生成氫氣
C. 乙醛可以催化氧化為乙酸
D. 乙醇與乙酸反應(yīng)可以制備乙酸乙酯
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