Question

工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2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①所得废渣的成分是       （写化学式）

（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)

②中萃取时必须加入适量碱，其原因是                                  。

③中X试剂为              。

（3）④的离子方程式为                                         。

（4）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
钒沉淀率%	88.1	94.8	96.5	98.0	98.8	98.8	96.4	93.1	89.3

结合上表，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为        。

若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀，则溶液中c(Fe3+)＜           。

（已知：25℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39）

该工艺流程中，可以循环利用的物质有         和          。

Answer 1

【知识点】物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用；盐类水解的应用

【答案解析】（1）SiO2 （2）加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率［或类似表述，如提高RAn（有机层）的浓度、百分含量等］    ，  H2SO4        

（3）  6VO2+ + ClO3－ + 9H2O = 6VO3－￣+ Cl－ + 18H+                                                                 

（4）1.7～1.8（或1.7、1.8其中一个），2.6×10-3mol•L-1

（5）氨气（或氨水）；有机萃取剂

解析：（1）将VOSO4（含K2SO4、SiO2杂质）酸溶后，二氧化硅不与酸反应，过滤得到滤渣为二氧化硅；

（2）②中萃取时必须加入适量碱，分析平衡，Rn+（水层）+nHA（有机层）⇌RAn（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；

（3）④中氯酸钾将VO2+氧化成VO3－￣，离子方程式为：

             6VO2+ + ClO3－ + 9H2O = 6VO3－￣+ Cl－ + 18H+

（4）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；若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe（OH）3沉淀，此时PH=2，c（H+）=10-2mol/L，c（OH-）=10-12mol/L，则溶液中c（Fe3+）浓度依据溶度积计算，Ksp[Fe（OH）3]=

c（Fe3+）×c3（OH-）=2.6×10-39，计算得到c（Fe3+）=2.6×10-3mol/L，不产生Fe（OH）3沉淀，则溶液中c（Fe3+）＜2.6×10-3mol/L；

（5）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。

【思路点拨】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。