Question

工業(yè)上設(shè)計將VOSO₄中的K₂SO₄、SiO₂雜質(zhì)除去并回收得到V₂O₅的流程如圖：已知：VO²⁺能被KClO₃氧化成VO₃^-
請回答下列問題：

（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）
②中萃取時必須加入適量堿，其原因是

 

．
③中X試劑為

 

．
（3）⑤的離子方程式為

 

．
（4）25℃時，取樣進行試驗分析，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%時不產(chǎn)生Fe（OH）₃沉淀，則溶液中c（Fe³⁺）＜

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)的分離、提純和除雜,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：實驗題

分析：（1）廢釩催化劑（主要成分V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）酸溶后，二氧化硅不與酸反應(yīng)，過濾得到濾渣為二氧化硅；
（2）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中反萃取時加入的X試劑是抑制平衡正向進行；
（3）依據(jù)氨水與VO₃^-反應(yīng)配平得到離子方程式；
（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，此時鋇沉淀率達到最大，需要氨水量較��；依據(jù)沉淀溶度積計算分析．

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，
故答案為：SiO₂；過濾；
（2）②中萃取時必須加入適量堿，分析平衡，Rⁿ⁺（水層）+nHA（有機層）?RA_n（有機層）+nH⁺（水層），加入的堿會和平衡中的氫離子反應(yīng)促進平衡正向進行；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：加入堿中和產(chǎn)生的酸，平衡右移提高了釩的萃取率；H₂SO₄；
（3）氨水與VO₃^-反應(yīng)的離子方程式為：NH₃?H₂O+VO₃^-═NH₄VO₃↓+OH^-，故答案為：NH₃?H₂O+VO₃^-═NH₄VO₃↓+OH^-；
（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（或1.7、1.8其中一個），此時鋇沉淀率達到最大，需要調(diào)節(jié)的PH較��；若釩沉淀率為90%時不產(chǎn)生Fe（OH）₃沉淀，此時PH=2，氫離子濃度=10^-2mol/L，c（OH^-）=10^-12mol/L，則溶液中c（Fe³⁺）濃度依據(jù)溶度積計算，K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=2.6×10^-39，計算得到c（Fe³⁺）=2.6×10^-3mol/L，不產(chǎn)生Fe（OH）₃沉淀，則溶液中c（Fe³⁺）＜4.0×10^-2mol/L，
故答案為：1.7～1.8（或1.7、1.8其中一個）；2.6×10^-3mol/L．

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．