Question

钒有金属“维生素”之称，研究发现钒的某些化合物对治疗糖尿病有很好的疗效．
工业上设计将VOSO₄中的K₂SO₄、SiO₂、CuO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②、③的变化过程可表示为（HM为有机萃取剂）：VOSO₄（水层）+2HM（有机层）?VOM₂（有机层）+H₂SO₄（水层）
步骤②中萃取时必须加入适量碱，其原因是

 

．步骤③中X试剂为

 

．
（2）步骤④的离子方程式为

 

．
（3）该工艺流程中，可以循环利用的物质有

 

 和

 

．
（4）操作Ⅰ得到的废渣，用

 

溶解，充分反应后，

 

，（填写系列操作名称）称量得到mg氧化铜．
（5）为了制得氨水，甲、乙两小组选择了不同方法制取氨气，请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表空格中．

	实验装置	实验药品	制备原理
甲小组	A	氢氧化钙、氯化铵	反应的化学方程式为①
乙小组	②	浓氨水、氢氧化钠固体	分析产生氨气的原因③

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）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；
（2）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；
（3）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；
（4）根据氧化铜和二氧化硅的性质的不同和物质分离的方法判断；
（5）①氢氧化钙与氯化铵反应生成氯化钙、氨气和水；
②浓氨水是液体，氢氧化钠是固体，为使氨气逸出，把氨水滴入固体氢氧化钠中，随着氢氧化钠溶解放热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出，故选B装置；氢氧化钠溶于氨水后放热、增加氢氧根浓度，使NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-向逆方向移动，加快氨气逸出，

解答： 解：（1）②中萃取时必须加入适量碱，分析平衡，Rⁿ⁺（水层）+nHA（有机层）?RA_n（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；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：加入碱中和产生的酸，平衡右移提高了钒的萃取率；硫酸；
（2）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⁺；
（3）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．
（4）操作Ⅰ得到的废渣的成分是氧化铜和二氧化硅，氧化铜为碱性氧化物与碱不反应，二氧化硅是酸性氧化物溶于氢氧化钠溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，称量得到mg氧化铜，故答案为：氢氧化钠溶液；过滤、洗涤、干燥；
（5）①氢氧化钙与氯化铵反应生成氯化钙、氨气和水，反应的化学方程式为2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△   .

2NH₃↑+2H₂O+CaCl₂，
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△   .

2NH₃↑+2H₂O+CaCl₂；
②浓氨水是液体，氢氧化钠是固体，为使氨气逸出，把氨水滴入固体氢氧化钠中，随着氢氧化钠溶解放热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出，故选B装置；氢氧化钠溶于氨水后放热、增加氢氧根浓度，使NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-向逆方向移动，加快氨气逸出，
故答案为：B；氧氧化钠吸水，促使氨放出；氢氧化钠电离出的OH^-增大了氨水中OH^-浓度，促使氨水电离平衡左移，导致氨气放出．

点评：本题考查了流程分析判断，物质性质和实验设计的方法应用，题干信息分析判断能力，掌握基础是关键，题目难度中等