Question

【题目】某工厂用回收钒渣（含VOSO4、K2SO4、SiO2）)制取V2O5时工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）操作I的名称 ，①中产生废渣的主要成分是 。

（2）己知：VOSO4（水层）+2HA（有机层）VOA2（有机层）+H2SO4（水层）。步骤②中必须加入适量碱，其原因是 ；步骤③中反萃取所用的试剂X为 。

（3）步骤④中的反应的离子方程式：□ClO3—+□VO2++□H+＝□VO3++□ +□

（4）沉淀Y的摩尔质量为598g·mol—1，且仅含有四种元素。取59.8g沉淀Y的样品充分焙烧，得到产品54.6g，将产生的气体通过足量碱石灰，碱石灰增重1.8g，剩余的气体再通入稀硫酸被完全吸收。通过计算确定沉淀Y的化学式为 。

（5）钒沉淀率和溶液pH之间关系如下

⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为 ；若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀，则溶液中c(Fe3+)＜ 。（己知：25℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×l0—39)

Answer 1

【答案】（1）过滤；SiO2

（2）加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率 硫酸

（3）ClO3—+6VO2++6H+＝6VO3++Cl—+3H2O

（4）V6H8N2016[或(NH4)2V6O16等其它合理表达形式都给分]

（5）1.7～1.8

【解析】

试题分析：（1）操作I实现固体与液体分离，名称是过滤；根据反应前后元素对比，①中产生废渣的主要成分是SiO2；（2）②中必须加入适量碱，中和硫酸，促使VOSO4（水层）+2HA（有机层）VOA2（有机层）+H2SO4（水层）平衡正向移动，提高钒的萃取率；加入硫酸能使VOSO4（水层）+2HA（有机层）VOA2（有机层）+H2SO4（水层）平衡逆向移动，步骤③中反萃取所用的试剂X为硫酸；（3）根据化合价升降规律、电荷守恒，步骤④中的反应的离子方程式ClO3—+6VO2++6H+＝6VO3++Cl—+3H2O；（4）加入氨水产生的沉淀加热产生气体，根据反应物情况，该气体只能为氨气，分解还产生水，所以应含有V、N、H、O四种元素，n(沉淀)=59.8 g/598 g·mol-1=0.1 mol

由残留物计算V的量

n(V)=2n(V2O5)=(54.6 g/182 g·mol-1)×2=0.6 mol(1分)

由硫酸增重(氨气)计算N的量

n(N)=n(NH3)=(59.8 g-54.6 g-1.8 g)/17 g·mol-1=0.2 mol(1分)

由碱石灰增重计算水的量，进一步计算H、O元素的量

n(H2O)=1.8 g/18 g·mol-1=0.1 mol

n(H)=2n(H2O)+3n(NH3)=0.8 mol(1分)

n(O)=n(H2O)+5n(V2O5)=1.6 mol(1分)

沉淀的化学式为V6H8N2O16[或(NH4)2V6O16]。

（5）根据图示，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为1.7～1.8，若钒沉淀率为93.1%时PH=2，溶液中,产生Fe(OH)3沉淀，则溶液中c(Fe3+)<<