Question

（15分）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的流程如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）步驟①所得廢渣的成分是          （寫(xiě)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）2RA_n（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                            。
（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

（1）SiO₂，過(guò)濾；（2）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）6VO²⁺+ClO₃^-+9H₂O=6VO₃^-+Cl^-+18H⁺；（4）1.7～1.8 ,26×10^-3mol/L；
（5）氨氣（或氨水），有機(jī)萃取劑

解析試題分析：（1）在K₂SO₄、SiO₂、VOSO₄中只有SiO₂不能在水中溶解，因此步驟①所得廢渣的成分是SiO₂。將難溶性固體與溶液分離的操作是過(guò)濾。因此操作I的名稱為過(guò)濾。（2）②中萃取時(shí)必須加入適量堿，其原因是加入堿中和前邊反應(yīng)產(chǎn)生的硫酸，促使平衡正向移動(dòng)，提高釩的萃取率，③中X試劑為H₂SO₄。（3）在含有VO²⁺、SO₄^2-的水在加入氧化劑KClO₃可以把+4價(jià)的VO²⁺氧化為+5價(jià)的VO₃^-。因此根據(jù)電荷守恒及電子守恒，結(jié)合質(zhì)量守恒定律，可知該步驟的離子方程式為6VO²⁺+ClO₃^-+9H₂O =6VO₃ ^-+Cl^-+ 18H⁺；（4）根據(jù)25℃時(shí)，釩沉淀率和溶液pH之間關(guān)系表格數(shù)據(jù)可知zai pH為1.7、1.8時(shí)釩沉淀率最高。因此調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為1.7～1.8，若釩沉淀率為93.1%，則pH="2.0," c(H+)=10^-2mol/L, c(OH-)=10^-12,此時(shí)不產(chǎn)生Fe(OH)₃沉淀，根據(jù)Ksp[Fe(OH)₃]=2.6×10^-39，則溶液中c(Fe³⁺)< Fe(OH)₃÷c³(OH-) =2.6×10^-39 ÷(10^-12)³=2.6×10^-3mol/L。（5）根據(jù)流程示意圖可知：該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有氨氣（或氨水）和有機(jī)萃取劑。
考點(diǎn)：考查混合物的分離、實(shí)驗(yàn)條件的選擇、離子方程式的書(shū)寫(xiě)、沉淀溶解平衡、物質(zhì)的循環(huán)利用的知識(shí)。