Question

【题目】偏钒酸铵(NH4VO3)主要用作催化剂、催干剂、媒染剂等。用沉淀法除去工业级偏钒酸铵中的杂质硅、磷的流程如下：

(1)碱溶时，下列措施有利于NH3逸出的是________(填字母序号)。

a.升高温度 b.增大压强 c.增大NaOH溶液的浓度

(2) ①滤渣的主要成分为Mg3(PO4)2、MgSiO3，已知Ksp(MgSiO3)=2.4×10-5，若滤液中c(SiO32-)＝0.08 mol·L－1，则c(Mg2+)=_____________。

②由图可知，加入一定量的MgSO4溶液作沉淀剂时，随着温度的升高，除硅率升高，其原因是SiO32- +2H2OH2SiO3↓+2OH-，但除磷率下降，其原因是_____________。

(3)实验室过滤操作所需的玻璃仪器有_____________________。

(4)探究NH4Cl的浓度对沉钒率的影响，设计实验步骤(常见试剂任选)：取两份10 mL一定浓度的滤液A和B，分别加入1 mL和10 mL的1 mol/LNH4Cl溶液，再向A中加入_______mL蒸馏水，控制两份溶液的温度均为50 ℃、pH均为8，由专用仪器测定沉钒率，加入蒸馏水的目的是_________________________。

(5)偏钒酸铵本身在水中的溶解度不大，但在草酸(H2C2O4)溶液中因发生氧化还原反应而溶解，同时生成络合物(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]，该反应的化学方程式为 ____________。

Answer 1

【答案】ac 3×10-4mol/L Mg3(PO4)2溶解度增大和促进Mg2＋水解生成Mg(OH)2 烧杯、漏斗、玻璃棒 9 使两份溶液总体积相等，确保其他条件相同，而NH4Cl的浓度不同 2NH4VO3+4H2C2O4=(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]+2CO2↑+4H2O

【解析】

以沉淀法除去工业级偏钒酸铵(NH4VO3)中硅、磷元素杂质的流程为：在偏钒酸铵中加氢氧化钠溶液，将偏钒酸铵溶解，铵盐遇到强碱生成氨气，再加盐酸调节溶液的pH值，加硫酸镁，生成Mg3(PO4)2、MgSiO3沉淀，过滤除去滤渣，在滤液中加氯化铵得偏钒酸铵。

(1)根据气体在水中溶解度的影响因素，利用平衡移动原理分析；

(2)①根据Ksp(MgSiO3)=c(Mg2+)·c(SiO32-)，结合c(SiO32-)=0.08mol/L，进行计算；

②由于物质的溶解度随温度的升高而增大，并结合影响盐类水解的因素分析；

(3)根据过滤操作分析使用的玻璃仪器；

(4)探究NH4Cl的浓度对沉钒率的影响，对比实验应控制两溶液的体积相同；

(5)偏钒酸铵与草酸反应生成(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]和CO2，据此解答。

(1)根据气体在水中溶解度的影响因素可知，升温、减压都可以减小气体的溶解度，由于氨气在水中形成氨水能电离出氢氧根离子，根据平衡移动原理，增加OH-的浓度可以减小氨气的溶解度，故合理选项是ac；

(2)①已知Ksp(MgSiO3)=c(Mg2+)·c(SiO32-)=2.4×l0-5，结合c(SiO32-)=0.08mol/L，则c(Mg2+)=mol/L=3×10-4mol/L；

②难溶性物质Mg3(PO4)2的溶解度随温度的升高而增大，且温度升高促进盐的水解，升温促进Mg2+水解生成Mg(OH)2沉淀，使硅酸根水解生成硅酸沉淀，反应的离子方程式为SiO32- +2H2OH2SiO3↓+2OH-，因此导致除磷率降低，而除硅率升高；

(3)过滤是分离难溶性固体与可溶性液体混合物的操作，使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；

(4)探究NH4Cl的浓度对沉钒率的影响，根据控制变量的原则，两溶液的体积必须相等，所以要向A中加入约9 mL蒸馏水，使两份溶液总体积相等，确保只有浓度是变量；

(5)偏钒酸铵与草酸反应生成(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]，V元素化合价降低，则碳元素化合价升高由H2C2O4中的+3价升高变为CO2中的+4价，根据原子守恒、电子守恒，可得反应的化学方程式为：2NH4VO3+4H2C2O4=(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]+2CO2↑+4H2O。