Question

钒的用途十分广泛，有金属“维生素”之称．某工厂为了从含有杂质的VOSO₄样品中回收得到催化剂V₂O₅，设计流程如下：

请回答下列问题：
（1）步骤①所得废渣的成分是

 

（写化学式）．NH₄VO₃在焙烧前要洗涤2-3次，该步操作方法为

 

．
（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）?2RA_n（有机层）+nH₂SO₄ （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

 

．
（3）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

 

．
（5）若取VOSO₄样品wg，测得消耗a mol?L^-1氯酸钾溶液VmL（氯酸钾还原产物为氯化钾），则1kg样品理论上可制得的V₂O₅质量是

 

g（用含w、V的代数式表示）．

Answer 1

考点：金属的回收与环境、资源保护

专题：实验设计题

分析：（1）二氧化硅不与酸反应，过滤得到滤渣为二氧化硅；
（2）步骤②、③是萃取、分液，使用的主要仪器是分液漏斗；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）步骤⑤氨水与酸反应的离子方程式为：NH₃?H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O；
（4）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；
（5）根据方程式进行计算．

解答： 解：（1）废钒催化剂（主要成分V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）酸溶后，V₂O₅、Fe₂O₃和酸反应，二氧化硅不与酸反应，过滤得到滤渣为二氧化硅；
故答案为：SiO₂；在漏斗中加水至浸没沉淀，待水流尽后重复操作；
（2）②分析平衡，Rⁿ⁺（水层）+nHA（有机层）?RA_n（有机层）+nH⁺（水层），加入的碱会中和氢离子促进平衡正向进行，提高了钒的萃取率；
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：加入的碱会中和氢离子促进平衡正向进行，提高了钒的萃取率；硫酸；
（3）步骤⑤氨水与酸反应的离子方程式为：NH₃?H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O，故答案为：NH₃?H₂O+H⁺=NH₄⁺+H₂O；
（4）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：氨气；有机萃取剂；
（5）根据电子守恒，n（VOSO₄）×1=a mol?L^-1×V×10^-3L×6，则1kg样品理论上可制得的V₂O₅质量是

6aV×10-3×163×1000g

wg

×

182

326

=

546aV

w

g；故答案为：

546aV

w

．

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．