题目内容
【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)。
A.升高温度 B.增大压吸 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×l0-5.若滤液中c(SiO32-)=0.08mol/L,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,除磷率下降,其原因是温度升高,Mg3(PO4)2溶解度增大和_______;但随着温度的升高,除硅率升高,其原因是______(用离子方程式表示)。
(3)沉钒时,反应温度需控制在50℃,在实验室可采取的加热方式为_______。
(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10mL一定浓度的滤液A和B,分别加入lmL和10mL的1mol/LNH4Cl溶液,再向A中加入_______mL蒸馏水,控制两份溶液温度均为50℃、pH均为8,由专用仪器洲定沉钒率。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_________。
【答案】⑴ ac
⑵① 3×10-4mol·L-1 ②促进Mg2+水解生成Mg(OH)2
SiO32-+2H2OH2SiO3↓+2OH-(或SiO32-+3H2O
H4SiO4↓+2OH-)
⑶水浴加热
⑷9 使两份溶液总体积相等,便于比较
⑸2NH4VO3+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可知,升温、减压都可以减小气体的溶解度,故选a,由于氨气在水中形成氨水能电离出氢氧根离子,根平衡移动原理,增加氢氧根浓度可以减小氨气 的溶解度,故选c,故答案为:ac;
(2)①根据Ksp[Mg3(PO4)2]=c3(Mg2+)c2(PO43-)可知,当c(PO43-)=10-6 molL-1时,c(Mg2+)==4×10-5molL-1,故答案为:4×10-5;
②根据影响盐类水解的因素可知,升高温度水解程度增大,镁离子、硅酸根离子都是易水解的离子,所以升温促进Mg2+水解生成Mg(OH)2,使硅酸根水解生成硅沉淀,反应的离子方程式为SiO32-+2H2OH2SiO3↓+2OH-(或者SiO32-+3H2O
H4SiO4↓+2OH-),故答案为:SiO32-+2H2O
H2SiO3↓+2OH-(或者SiO32-+3H2O
H4SiO4↓+2OH-);
(3)反应温度需控制在50℃可以用水浴加热,故答案为:水浴加热;
(4)探究NH4Cl的浓度对沉钒率的影响,为要有可比性,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,故答案为: 9;使两份溶液总体积相等,便于比较;
(5)偏钒酸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〕,反应的化学方程式为2NH4VO3+4H2C2O4═(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]+2CO2↑+4H2O,故答案为:2NH4VO3+4H2C2O4═(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]+2CO2↑+4H2O。
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