Question

從廢釩催化劑（主要成分有V₂O₅，VOSO₄，K₂SO₄，SiO₂等）中回收V₂O₅的一種生產(chǎn)流程示意圖如下，請回答下列問題：

（1）步驟①中廢渣的主要成分是______，③中X試劑為______；（均填化學式）
（2）實驗室中進行萃取分液操作時，注入萃取劑，充分振蕩，將分液漏斗于鐵圈上靜置，當液體分層后，接下來的操作是______；
（3）②③的變化過程可簡化為（下式R表示VO ²⁺，HA表示有機萃取劑）
R₂（SO₄）_n（水層）+2nHA（有機層）?2RAn（有機層）+nH₂SO₄（水層）
為提高②中萃取百分率，應采取的措施是______；
（4）請完成④中反應的離子方程式：
______ClO₃^-+______VO²⁺+______H^-+=______VO³⁺+______+______
（5）25°C時，取樣進行試驗分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間關系如表

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

結合上表，在實際生產(chǎn)中，⑤中加入氨水，調節(jié)溶液的最佳pH值為______；
（6）該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質有______．

Answer 1

解：（1）步驟①是加入水溶解，加入酸溶解VOSO₄，加入亞硫酸鉀還原V₂O₅；步驟③是有機溶液中加入X試劑得到的離子是H+，VO²⁺，SO₄^2-，可知酸性溶液中發(fā)生氧化還原反應，X為硫酸，故答案為：SiO₂ ；H₂SO₄；
（2）實驗室中進行萃取分液操作時，注入萃取劑，充分振蕩，將分液漏斗于鐵圈上靜置，當液體分層后，打開分液漏斗瓶塞（或瓶塞凹槽對準瓶口小孔）；當分液面接近（或略超過）活塞處時關閉活塞；上層液體從分液漏斗上口倒入另一燒杯中；
故答案為：打開分液漏斗瓶塞（或瓶塞凹槽對準瓶口小孔）；當分液面接近（或略超過）活塞處時關閉活塞；上層液體從分液漏斗上口倒入另一燒杯中；
（3）R₂（SO₄）_n（水層）+2nHA（有機層）?2RAn（有機層）+nH₂SO₄（水層），加入堿中和酸可以促進平衡正向進行，提高萃取百分率，
故答案為：加入堿中和硫酸使平衡正移；
（4）分析元素化合價，釩元素化合價從+4價變化為+5價，說明釩元素被氧化，氯元素化合價降低做氧化劑被還原為氯離子，結合氧化還原反應電子守恒和原子守恒判斷缺項和配平離子方程式為：ClO₃^-+6VO²⁺+6H⁺=6VO³⁺+Cl^-+3H₂O，
故答案為：1，6，6，6，1 Cl^-，3H₂O；
（5）釩沉淀率最高時最佳，依據(jù)圖表分析可知溶液的PH需要調節(jié)到1.7-1.8，釩的沉淀率最大，故答案為：1.7-1.8；
（6）過程中加入的物質在反應流程中有重新生成的物質可以循環(huán)利用，依據(jù)流程圖可知，氨氣和有機萃取劑是可以循環(huán)利用的物質，
故答案為：氨氣；有機萃取劑．
分析：（1）依據(jù)流程分析，步驟①是加入水溶解，加入酸溶解VOSO₄，加入亞硫酸鉀還原V₂O₅；步驟③是有機溶液中加入X試劑得到的離子分析可知X為硫酸；
（2）依據(jù)分液操作的步驟進行分析回答，注意分液的原則是“上吐下瀉”的分離方法；
（3）依據(jù)平衡移動原理分析判斷，正向進行可以提高萃取百分率；
（4）依據(jù)氧化還原反應電子守恒和原子守恒書寫配平離子方程式；
（5）分析圖表分析，加入氨水是調節(jié)溶液PH到釩沉淀率最高時最佳；
（6）分析流程，過程中加入的物質在反應流程中有重新生成的物質可以循環(huán)利用．
點評：本題考查了物質制備流程的分析判斷，混合物分離的實驗方法應用，掌握流程中的物質變化是解題關鍵，題目難度中等．