Question

【題目】工業(yè)上設(shè)計(jì)將VOSO4中的K2SO4、SiO2雜質(zhì)除去并回收得到V2O5流程：

（1）步驟①所得廢渣的成分是____________（寫化學(xué)式），操作I的名稱__________；

（2）步驟②、③的變化過(guò)程可簡(jiǎn)化為（下式R表示VO2+，HA表示有機(jī)萃取劑）：R2(SO4)n (水層)+ 2nHA（有機(jī)層）2RAn（有機(jī)層） + nH2SO4 (水層)

②中萃取時(shí)必須加入適量堿，其原因是_____________________________；

③中X試劑為（寫化學(xué)式）______________________________________；

（3）④的離子方程式為 ___________________________________________；

（4）25℃時(shí)，取樣進(jìn)行試驗(yàn)分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間關(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	98.8	96.4	93.1	89.3

結(jié)合上表，在實(shí)際生產(chǎn)中，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(shí)不產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀，則溶液中c(Fe3+)< _____________；(已知：25℃時(shí)，Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39)

（5）該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有__________和_______________。

Answer 1

【答案】SiO2過(guò)濾加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動(dòng)，提高釩的萃取率H2SO4ClO3－+9H2O+6VO2+=6VO3－+18H++ Cl－1.7～1.82.6×10-3mol·L-1氨氣（或氨水）有機(jī)萃取劑

【解析】

將VOSO4中的K2SO4、SiO2雜質(zhì)除去并回收得到V2O5的流程，水溶過(guò)濾得到含VO2+、SO42-、K+的溶液，加入有機(jī)萃取劑分液得到含VO2+的有機(jī)層，再經(jīng)過(guò)反萃取得到水層，加入KClO3氧化VO2+為VO3-，加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH形成NH4VO3沉淀，灼燒得到V2O5。據(jù)上述分析可得結(jié)論。

（1）含有K2SO4、SiO2雜質(zhì)VOSO4水溶后，二氧化硅不溶于水，過(guò)濾得到濾渣為二氧化硅，故答案為：SiO2；過(guò)濾；

（2）②中萃取時(shí)必須加入適量堿，能中和反應(yīng)生成的硫酸，使平衡正向移動(dòng)，有利于提高萃取率，③中反萃取時(shí)加入的X試劑是抑制平衡正向進(jìn)行，可以加入硫酸抑制平衡正向進(jìn)行，故答案為：加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動(dòng)，提高釩的萃取率；H2SO4；

（3）④的離子方程式為：ClO3－+9H2O+6VO2+=6VO3－+18H++ Cl－，故答案為：ClO3－+9H2O+6VO2+=6VO3－+18H++ Cl－；

（4）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，需要氨水量較小；若釩沉淀率為93.1%時(shí)不產(chǎn)生Fe（OH）3沉淀，此時(shí)PH=2，c（H+）=10-2mol/L，c（OH-）=10-12mol/L，則溶液中c（Fe3+）濃度依據(jù)溶度積計(jì)算，Ksp[Fe（OH）3]=c（Fe3+）×c3（OH-）=2.6×10-39，計(jì)算得到c（Fe3+）=2.6×10-3mol·L-1，不產(chǎn)生Fe（OH）3沉淀，則溶液中c（Fe3+）＜2.6×10-3mol·L-1，故答案為：1.7-1.8；2.6×10-3 mol·L-1；

（5）由流程圖，物質(zhì)參加反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)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。