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【題目】釩是地殼中含量第21豐富元素,是人體必需的微量元素,對治療糖尿病和癌癥及保護心血管等具有潛在的藥理學作用。工業(yè)上用含三價釩為主的某石煤為原料(含有CaO等雜質),鈣化法焙燒制備,其流程如下:

已知:+5價釩在溶液中的主要存在形式與溶液pH的關系如下表。

pH

4~6

6~8

8~10

10~12

主要離子

(1)焙燒:向石煤中加生石灰焙燒,將轉化為的化學方程式是________________。

(2)酸浸:難溶于水,可溶于鹽酸。若焙砂酸浸時溶液的,溶于鹽酸的離子方程式是________________。

(3)轉沉:將浸出液中的釩轉化為固體,其流程如下:

①浸出液中加入石灰乳的作用是____________________________________。

②向溶液中加入溶液,控制溶液的。當時,的產量明顯降低,原因是_______________________________________

(4)實驗室以為原料還可以合成用于制備的氧釩(IV)堿式碳酸銨晶體,過程如下:

①步驟可在如圖裝置(氣密性良好)中進行。已知:能被氧化。

藥品填裝完成后的實驗操作是________(活塞a”、活塞b”的操作順序),裝置B中的試劑是________。

②測定氧釩(IV)堿式碳酸銨晶體粗產品中釩的含量。

稱量4.246g樣品于錐形瓶中,用20mL蒸餾水與30mL硫酸混合溶解后,加溶液至稍過量,充分反應后繼續(xù)加1%溶液至稍過量,再用尿素除去過量的,最后用標準溶液滴定至終點,消耗體積為30.00mL(滴定反應:)。

溶液的作用是________________,粗產品中釩的質量分數(shù)為________________(精確到小數(shù)點后兩位)。

【答案】CaO+O2+V2O3Ca(VO3)2 Ca(VO3)2+4H+=2VO2++Ca2++2H2O 調節(jié)溶液的pH,并提供,形成沉淀 時,釩的主要存在形式不是 打開活塞a數(shù)分鐘后,再打開活塞b 飽和溶液 除去過量的 2.88%

【解析】

根據(jù)流程:向石煤中加生石灰焙燒,發(fā)生主要反應:CaO+O2+V2O3Ca(VO3)2,加酸酸浸,將浸出液用石灰乳得到Ca3(VO4)2沉淀富集釩元素,向沉淀加入(NH4)2CO3溶液得到(NH4)3VO4溶液,向(NH4)3VO4溶液中加入NH4CI溶液,控制溶液的pH=7.5,得到NH4VO3,煅燒制得V2O5,制得的V2O5與鹽酸、N2H42HCl混合發(fā)生反應:2V2O5+N2H42HCl+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O,得到VOCl2溶液,加入NH4HCO3溶液,得到氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體,據(jù)此分析解答。

(1)焙燒:向石煤中加生石灰焙燒,V2O3CaO、氧氣焙燒得到Ca(VO3)2,反應為:CaO+O2+V2O3Ca(VO3)2;

(2)根據(jù)表可知,pH=4Ca(VO3)2溶于鹽酸生成VO2+,則該離子反應為:Ca(VO3)2+4H+=2VO2++Ca2++2H2O;

(3)①浸出液中加入石灰乳的作用是調節(jié)pH,并提供Ca2+,形成Ca3(VO4)2沉淀(富集釩元素);

②根據(jù)圖表可知當pH8時,釩的主要存在形式不是VO3,故當pH8時,NH4VO3的產暈明顯降低;

(4)①已知:能被氧化,故裝置中不能有空氣,所以,反應前先通入二氧化碳數(shù)分鐘排除裝置中的空氣,避免產物被氧化,則藥品填裝完成后的實驗操作是:打開活塞a數(shù)分鐘后,再打開活塞bA中制得的二氧化碳混有HCl氣體,B裝置的試劑應是能吸收HCl氣體同時不吸收二氧化碳,故為飽和NaHCO3溶液;

②根據(jù)實驗操作,加入高錳酸鉀溶液用來氧化氧釩,則溶液的作用是除去過量的KMnO4;已知滴定反應:,由反應可得,n()=n(Fe2+)=30×10-3L×0.08mol/L=2.4×10-3mol,根據(jù)釩守恒,則粗產品中釩的物質的量也為2.4×10-3mol,則質量分數(shù)為×100%=2.88%。

練習冊系列答案
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________,________(“<”、“>”“=”)。

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