Question

V₂O₅是接触法制硫酸的重要催化剂，工业上生产V₂O₅的工艺流程如下：请回答下列问题：

（1）步骤①所得废渣的成分是              (写化学式)，它与NaOH溶液反应的离子反应方程式为                。
（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)，
①实验室中步骤②、③使用的主要仪器是                                。
②中萃取时必须加入适量碱，其原因是                      。
（3）步骤③中X试剂为            ，步骤④的目的是             ，步骤⑤的离子方程式为                。
（4）该工艺流程中，可以循环利用的物质有          和           。

Answer 1

（1）SiO₂    SiO₂+2OH?=SiO₃²?+H₂O
（2）①分液漏斗
②加入碱中和硫酸，促进平衡正向移动，提高钒的萃取率[或类似表述，如提高RA_n（有机层）的浓度、百分含量等]
（3）H₂SO₄   将VO²⁺氧化为VO₃^-     NH₃?H₂O+ VO₃^-=NH₄VO₃↓+OH?
（4）氨气（或氨水） 有机萃取剂

试题分析：（1）SiO₂不溶于水，所以步骤①所得滤渣的成分是SiO₂；SiO₂为酸性氧化物，与NaOH反应生成Na₂SiO₃，离子方程式为：SiO₂+2OH?=SiO₃²?+H₂O
（2）① 步骤②为萃取，步骤③为反萃取，用到的主要仪器为分液漏斗
②步骤②中存在平衡：R₂(SO₄)_n(水层)+2nHA(有机层)2RAn(有机层)+nH₂SO₄(水层)，加入适量碱中和硫酸，促进平衡正向移动，提高钒的萃取率。
（3）步骤③为反萃取，得到的水溶液含VO²⁺、SO₄²?，所以X试剂为H₂SO₄；根据化学流程图，步骤④加入强氧化剂KClO₃，将VO²⁺氧化为VO₃^-；步骤⑤加入NH₃?H₂O生成NH₄VO₃沉淀，所以离子方程式为：NH₃?H₂O+ VO₃^-=NH₄VO₃↓+OH?
（4）步骤⑤需加入氨水，步骤⑥生成氨气，所以氨气（或氨水）可循环利用，步骤②为萃取，步骤③为反萃取，所以有机萃取剂也可以循环利用。