题目内容
16.工业上设计将VOSO4、SO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下:请回答下列问题:
(1)步骤①所得废渣的成分是SiO2(写化学式),操作Ⅰ的名称过滤.
(2)步骤②、③的变化过程可简化为(下式R表示VO2+,HA表示有机萃取剂):
R2(SO4)n(水层)+2nHA(有机层)?2RAn(有机层)+nH2SO4(水层)
②中萃取时必须加入适量碱,其原因是加入碱中和硫酸,促使平衡正向移动,提高钒的萃取率.
③中X试剂为H2SO4.
(3)④的离子方程式为ClO3-+6VO2++9H2O=Cl-+6VO3-+18H+.
(4)25℃时,取样进行试验分 析,得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表:
pH | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2.0 | 2.1 |
钒沉淀率% | 88.1 | 94.8 | 96.5 | 98.0 | 98.8 | 98.8 | 96.4 | 93.1 | 89.3 |
若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)<2.6×10-3mol•L-1.(已知:25℃时,K电[Fe(OH)3]=2.6×10-33)
(5)该工艺流程中,可以循环利用的物质有有机萃取剂和氨气.
分析 VOSO4(含有K2SO4、SiO2)加水溶解,过滤,滤渣为SiO2,滤液含有K+、VO2+、SO42-,加有机溶剂萃取VO2+,分液,在含有VO2+的有机层中加硫酸,生成R2(SO4)n,R2(SO4)n易溶于水,加萃取剂,R2(SO4)n在水层,向水溶液中加KClO3氧化VO2+得到VO3-,加氨水调节pH生成NH4VO3沉淀,过滤,焙烧沉淀得到氨气和V2O5;
(1)由流程分析可知废渣为二氧化硅;操作I为分离固液混合物的操作;
(2)②中萃取时必须加入适量碱,会和平衡中的氢离子反应促进平衡正向进行;③中反萃取时加入的X试剂是抑制平衡正向进行;
(3)步骤④加入KClO3使VO2+氧化为VO3-,则本身被还原为Cl-,配平得离子方程式;
(4)根据表中数据判断,⑤中加入氨水,调节溶液pH最佳值为1.8,此时钡沉淀率达到最大,需要氨水量较小;依据沉淀溶度积计算分析;
(5)分析流程图,物质参加反应,反应过程中又生成可以循环利用.
解答 解:VOSO4(含有K2SO4、SiO2)加水溶解,过滤,滤渣为SiO2,滤液含有K+、VO2+、SO42-,加有机溶剂萃取VO2+,分液,在含有VO2+的有机层中加硫酸,生成R2(SO4)n,R2(SO4)n易溶于水,加萃取剂,R2(SO4)n在水层,向水溶液中加KClO3氧化VO2+得到VO3-,加氨水调节pH生成NH4VO3沉淀,过滤,焙烧沉淀得到氨气和V2O5;
(1)VOSO4(含有K2SO4、SiO2)加水溶解,由于二氧化硅不溶于水,则废渣为二氧化硅;操作I为分离固液混合物的操作,其操作为过滤;
故答案为:SiO2;过滤;
(2)②中萃取时必须加入适量碱,分析平衡,Rn+(水层)+nHA(有机层)?RAn(有机层)+nH+(水层),加入的碱会和平衡中的氢离子反应促进平衡正向进行;
故答案为:加入碱中和产生的酸,平衡右移提高了钒的萃取率;
③中反萃取时加入的X试剂是抑制平衡正向进行,可以加入硫酸抑制平衡正向进行,故答案为:H2SO4;
(3)步骤④加入KClO3使VO2+氧化为VO3-,则本身被还原为Cl-,配平得离子方程式为ClO3-+6VO2++9H2O=Cl-+6VO3-+18H+,
故答案为:ClO3-+6VO2++9H2O=Cl-+6VO3-+18H+;
(4)根据表中数据判断,⑤中加入氨水,调节溶液pH最佳值为1.7-1.8,此时钡沉淀率达到最大,需要氨水量较小;若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀,此时PH=2,c(H+)=10-2mol/L,c(OH-)=10-12mol/L,则溶液中c(Fe3+)浓度依据溶度积计算,Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=2.6×10-39,计算得到c(Fe3+)=2.6×10-3mol•L-1,不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)<2.6×10-3mol•L-1,
故答案为:1.7-1.8;2.6×10-3mol•L-1;
(5)分析流程图,物质参加反应,反应过程中又生成的物质,或重复利用的物质可以循环利用,流程中有机萃取剂、氨气可以循环利用,
故答案为:有机萃取剂;氨气.
点评 本题考查了物质的分离提纯实验操作,涉及流程分析判断、物质性质和实验设计的方法应用、Ksp的应用,题目难度中等,注意把握题干信息的分析和应用,掌握基础是关键.
A. | 丁烷和2,2-二甲基丙烷 | B. | 和 | ||
C. | CH2=CH-CH=CH2和CH3-CH2-C≡CH | D. | 和 |
1有关数据记录如下:
测定序号 | 待测溶液的体积/mL | 所耗盐酸标准液的体积/mL | |
滴定前 | 滴定后 | ||
1 | 20.00 | 0.50 | 20.52 |
2 | 20.00 | 1.20 | 21.18 |
3 | 20.00 | 0.80 | 24.20 |
(2)若滴定前滴定管下端尖嘴中有气泡,滴定后气泡消失,则测定结果将偏高(选填“偏高”、“偏低”或“不影响”).若读数时,滴定前仰视,滴定后俯视,则测定结果将偏低.
A. | 对空气进行降温加压 | B. | 金刚石变成石墨 | ||
C. | NaCl熔化 | D. | 碘溶于CCl4中 |