Question

從廢釩催化劑（主要成分V₂O₅、VOSO₄、K₂SO₄、SiO₂等）中回收V₂O₅的一種生產(chǎn)工藝流程示意圖如下，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）步驟①中廢渣的主要成分是      ，③中X試劑為                 。
（2）實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行萃取分液操作時(shí)，注入萃取劑，充分振蕩，將分液漏斗于鐵圈上靜置，當(dāng)液體分層后，接下來(lái)的操作是                               。
（3）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)為提高②中萃取百分率，應(yīng)采取的措施是                                   。
（4）請(qǐng)完成④中的反應(yīng)離子方程式：
□ClO₃^- + □VO²⁺ +□H⁺ =□VO³⁺ + □     +□      
（5）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值為           。
（6）該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有                       。

Answer 1

⑴SiO₂（2分）      H₂SO₄ （2分）
⑵在分液漏斗下方放一潔凈燒杯（使漏斗下端管口緊靠燒杯內(nèi)壁），打開(kāi)分液漏斗上口塞子（或?qū)⒎忠郝┒飞峡谌�子凹槽�?duì)準(zhǔn)漏斗口頸上小孔），打開(kāi)活塞，將下層液體放入燒杯，當(dāng)分液面接近（或略超過(guò)）活塞處時(shí)關(guān)閉活塞；上層液體從分液漏斗上口倒入另一燒杯中。（2分）要點(diǎn)：打開(kāi)分液漏斗上口塞子（或?qū)⒎忠郝┒飞峡谌�子凹槽�?duì)準(zhǔn)漏斗口頸上小孔）（1分）；先打開(kāi)活塞放出下層液體，后將上層液體從分液漏斗上口倒入另一燒杯中（1分）。
⑶加入堿中和硫酸使平衡正移、多次連續(xù)萃�。�2分） 寫(xiě)“加入堿（可以是NaOH、KOH、氨水）中和硫酸使平衡正移”，得2分；寫(xiě)“多次連續(xù)萃取”，得2分；寫(xiě)“加入Mg、Fe、弱酸強(qiáng)堿鹽”，都給2分；寫(xiě)“增大萃取劑的加入量”，給1分，寫(xiě)“增大萃取劑濃度”不得分；寫(xiě)“移出H₂SO₄ ”給1分。
⑷1ClO₃^- + 6VO²⁺ + 6H⁺ = 6VO³⁺ + 1Cl^-  + 3H₂O  （2分）補(bǔ)出Cl^-和H₂O，1分。配平正確，1分。
不寫(xiě)“1”，扣1分。
⑸1.7­­­—1.8（2分）  寫(xiě)1.7、1.8、1.75、1.7­­­—1.8之間均給2分。
寫(xiě)成1.6，給1分。
⑹氨氣  有機(jī)萃取劑（2分）各1分。每多寫(xiě)一個(gè)扣1分。

試題分析：工藝流程題的關(guān)鍵是搞清楚加入什么物質(zhì)，發(fā)生什么反應(yīng)，如何分離等問(wèn)題，將工藝流程轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的流程。①SiO₂不溶于水、酸，通過(guò)過(guò)濾除去，在廢渣中，V₂O₅被還原為VO²⁺，與其他離子一起存在在濾液中；②從分離中可以看出，VO²⁺以溶于有機(jī)溶劑，通過(guò)萃取分離；③通過(guò)反萃取，得到酸性水溶液含VO²⁺、SO₄^2-，故X為H₂SO₄；然后通過(guò)氧化將V從+4到+5，加入氨水，呈堿性轉(zhuǎn)化為沉淀，通過(guò)焙燒，得到V₂O₅。整個(gè)工藝流程并不復(fù)雜。