题目内容
普通钢中加入少量的钒（化学式V），就能极大改善钢的弹性和强度，使钢的抗磨损和抗爆裂性大增，且既耐高温又抗奇寒，因此含有“合金维生素”之称．工业上回收废钒催化剂（含有V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2）中钒的主要流程如下：
回答下列问题：
（1）VOSO4和（VO2）2SO4中钒的化合价分别为 ．
（2）滤渣l中的主要成分是 ．（填写化学式）
（3）步骤②中发生反应的离子方程式为 ．
（4）步骤③的变化过程可简化为（HA表示有机萃取剂）：VOSO4 +（水层）+2HA2（有机层）?VOA2（有机层）+H2SO4（水层），则步骤④中可选择硫酸作为萃取剂的原因是 ．
（5）调节pH，可将（VO2）2SO4转变为NH4VO3沉淀.25℃时，实验测得钒沉淀率与溶液pH之间的关系如下表；
在实际生产中，步骤⑥中加入氨水调节溶液的最佳pH为： ；
（6）该工艺流程中，可以循环利用的物质有 ；
（7）写出步骤⑧中用铝热法冶炼金属钒的化学方程式 ．
回答下列问题：
（1）VOSO4和（VO2）2SO4中钒的化合价分别为
（2）滤渣l中的主要成分是
（3）步骤②中发生反应的离子方程式为
（4）步骤③的变化过程可简化为（HA表示有机萃取剂）：VOSO4 +（水层）+2HA2（有机层）?VOA2（有机层）+H2SO4（水层），则步骤④中可选择硫酸作为萃取剂的原因是
（5）调节pH，可将（VO2）2SO4转变为NH4VO3沉淀.25℃时，实验测得钒沉淀率与溶液pH之间的关系如下表；
| pH | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 20． | 2.1 |
| 钒沉淀率（%） | 88.1 | 94.8 | 96.5 | 98.0 | 98.8 | 98.8 | 96.4 | 93.1 | 89.3 |
（6）该工艺流程中，可以循环利用的物质有
（7）写出步骤⑧中用铝热法冶炼金属钒的化学方程式
考点：金属的回收与环境、资源保护,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,物质的分离、提纯和除杂
专题：实验题
分析：了解流程每一步骤的目的是什么，得到什么物质，如何得到等．性质和实验设计的方法应用，题干信息分析判断能力．
（1）据化合价代数和等于0计算；
（2）据物质的水溶性确定；
（3）亚硫酸根具有还原性，酸性条件下，能被五氧化二钒氧化生成硫酸根离子．
（4）反萃取时加入的硫酸试剂是抑制平衡正向进行；
（5）根据表中数据判断，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；
（6）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；
（7）铝热反应中，高温条件下，铝和氧化物反应生成氧化铝和另外的金属单质；
（1）据化合价代数和等于0计算；
（2）据物质的水溶性确定；
（3）亚硫酸根具有还原性，酸性条件下，能被五氧化二钒氧化生成硫酸根离子．
（4）反萃取时加入的硫酸试剂是抑制平衡正向进行；
（5）根据表中数据判断，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；
（6）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；
（7）铝热反应中，高温条件下，铝和氧化物反应生成氧化铝和另外的金属单质；
解答：
解：（1）根据化合物中各元素正负化合价的代数和为零可知，VOSO4中V的化合价是+4价，（V02）2SO4中V的化合价是+5价，
故答案为：+4，+5；
（2）据物质的水溶性确定，V2O5和SiO2难溶于水，
故答案为：V2O5、SiO2；
（3）亚硫酸根具有还原性，酸性条件下，能被五氧化二钒氧化生成硫酸根离子，离子反应方程式为：V2O5+SO32-+4H+=2VO2++SO42-+2H2O，
故答案为：V2O5+SO32-+4H+=2VO2++SO42-+2H2O；
（4）反萃取时分析平衡，VOSO4 +（水层）+2HA2（有机层）?VOA2（有机层）+H2SO4（水层），加入硫酸抑制平衡正向进行，使VOSO4进入水层；
故答案为：加入硫酸使平衡向左移动，使VOSO4进入水层；
（5）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；
故答案为：1.7-1.8；
（6）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；
（7）铝和五氧化二钒发生铝热反应的方程式为：3V2O5+10Al
6V+5Al2O3，
故答案为：3V2O5+10Al
6V+5Al2O3．
故答案为：+4，+5；
（2）据物质的水溶性确定，V2O5和SiO2难溶于水，
故答案为：V2O5、SiO2；
（3）亚硫酸根具有还原性，酸性条件下，能被五氧化二钒氧化生成硫酸根离子，离子反应方程式为：V2O5+SO32-+4H+=2VO2++SO42-+2H2O，
故答案为：V2O5+SO32-+4H+=2VO2++SO42-+2H2O；
（4）反萃取时分析平衡，VOSO4 +（水层）+2HA2（有机层）?VOA2（有机层）+H2SO4（水层），加入硫酸抑制平衡正向进行，使VOSO4进入水层；
故答案为：加入硫酸使平衡向左移动，使VOSO4进入水层；
（5）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；
故答案为：1.7-1.8；
（6）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；
（7）铝和五氧化二钒发生铝热反应的方程式为：3V2O5+10Al
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故答案为：3V2O5+10Al
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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．
练习册系列答案
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