Question

【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、磷的流程如图：

（1）碱溶时，下列措施有利于NH3逸出的是____(填字母序号)。

a．升高温度 b．增大压强 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)＝2.4×10－5，若滤液中c(SiO32-)＝0.08mol·L－1，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溶解度增大和促进Mg2＋水解生成Mg(OH)2；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1mL和10mL的1mol·L－1 NH4Cl溶液，再向A中加入___mL蒸馏水，控制两份溶液的温度均为50℃、pH均为8，由专用仪器测定沉钒率，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____。

Answer 1

【答案】ac 3×10-4mol·L-1 (或) 水浴加热 9 使两份溶液总体积相等，确保其他条件相同，而NH4Cl的浓度不同 2NH4VO3＋4H2C2O4=(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]＋2CO2↑＋4H2O

【解析】

工业级钒酸铵先用NaOH溶液溶解，生成NaVO3，再加入盐酸调节溶液的PH=10后加入MgSO4溶液，使Si、P转化为Mg3(PO4)2、MgSiO3沉淀而除去，过滤后滤液中加入NH4Cl溶液，生成NH4VO3。

（1）气体溶解度随温度升高而降低，所以加热可以使NH3逸出。在溶有NH3的溶液中，存在平衡：NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-，增大OH-浓度，可以使平衡逆移，也促使NH3逸出；故选ac；

（2）①滤液中c(SiO32-)＝0.08mol·L－1，根据Ksp(MgSiO3)＝2.4×10－5，则c(Mg2＋)＝mol/L；

②温度升高，硅酸根离子水解程度增大，可以成为H2SiO3沉淀从而提高除硅率，离子方程式为 (或)；

（3）温度在100℃以下，可以用水浴加热法，水浴加热不但可以受热均匀，而且温度易于控制，故答案为：水浴加热；

（4）要探究NH4Cl的浓度对沉钒率的影响，一份10mL的滤液A中加入1mL NH4Cl溶液，另一份10mL的滤液B中加入10mL NH4Cl溶液，需再向A中加入9mL蒸馏水，使两份溶液总体积相等，确保其他条件相同，而NH4Cl的浓度不同。故答案为：9，使两份溶液总体积相等，确保其他条件相同，而NH4Cl的浓度不同；

（5）偏钒酸铵和草酸(H2C2O4)发生氧化还原反应，生成络合物(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]，矾的化合价从+5价降低到+4价，那么碳的化合价就会从+3价升高到+4价，根据电子守恒，得到该反应的化学方程式为2NH4VO3＋4H2C2O4=(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]＋2CO2↑＋4H2O。