Question

V₂O₅是接觸法制硫酸的重要催化劑，工業(yè)上生產(chǎn)V₂O₅的工藝流程如下：請回答下列問題：

（1）步驟①所得廢渣的成分是

 

（寫化學(xué)式），它與NaOH溶液反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為

 

．
（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），
①實驗室中步驟②、③使用的主要儀器是

 

．
②中萃取時必須加入適量堿，其原因是

 

．
（3）步驟③中X試劑為

 

，步驟④的目的是

 

，步驟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(zhì)有

 

 和

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）二氧化硅不與酸反應(yīng)，過濾得到濾渣為二氧化硅；二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成了硅酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（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(yīng)促進平衡正向進行；
（3）③中反萃取時加入的X試劑是抑制平衡正向進行；步驟④的目的是用氯酸鉀將VO²⁺氧化為VO₃^-，步驟⑤氨水與酸反應(yīng)的離子方程式為：NH₃?H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O；
（4）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；

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(yīng)，二氧化硅不與酸反應(yīng)，過濾得到濾渣為二氧化硅，二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成了硅酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：SiO₂；SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（2）①實驗室中步驟②、③是萃取、分液，使用的主要儀器是分液漏斗；故答案為：分液漏斗；
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；
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；
（3）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；步驟④的目的是用氯酸鉀將VO²⁺氧化為VO₃^-，
步驟⑤氨水與酸反應(yīng)的離子方程式為：NH₃?H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O，
故答案為：硫酸；用氯酸鉀將VO²⁺氧化為VO₃^-，NH₃?H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O；
（4）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，流程中有機萃取劑、氨氣可以循環(huán)利用，
故答案為：有機萃取劑；氨氣．

點評：本題考查了流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)和實驗設(shè)計的方法應(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．