题目内容

从废钒催化剂(主要成分V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2等)中回收V2O5的一种生产工艺流程示意图如下,请回答下列问题:

(1)步骤①中废渣的主要成分是      ,③中X试剂为                 。
(2)实验室中进行萃取分液操作时,注入萃取剂,充分振荡,将分液漏斗于铁圈上静置,当液体分层后,接下来的操作是                               。
(3)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)为提高②中萃取百分率,应采取的措施是                                   。
(4)请完成④中的反应离子方程式:
□ClO3- + □VO2+ +□H+ =□VO3+ + □     +□      
(5)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值为           。
(6)该工艺流程中,可以循环利用的物质有                       。

⑴SiO2(2分)      H2SO4 (2分)
⑵在分液漏斗下方放一洁净烧杯(使漏斗下端管口紧靠烧杯内壁),打开分液漏斗上口塞子(或将分液漏斗上口塞子凹槽对准漏斗口颈上小孔),打开活塞,将下层液体放入烧杯,当分液面接近(或略超过)活塞处时关闭活塞;上层液体从分液漏斗上口倒入另一烧杯中。(2分)要点:打开分液漏斗上口塞子(或将分液漏斗上口塞子凹槽对准漏斗口颈上小孔)(1分);先打开活塞放出下层液体,后将上层液体从分液漏斗上口倒入另一烧杯中(1分)。
⑶加入碱中和硫酸使平衡正移、多次连续萃取(2分) 写“加入碱(可以是NaOH、KOH、氨水)中和硫酸使平衡正移”,得2分;写“多次连续萃取”,得2分;写“加入Mg、Fe、弱酸强碱盐”,都给2分;写“增大萃取剂的加入量”,给1分,写“增大萃取剂浓度”不得分;写“移出H2SO4 ”给1分。
⑷1ClO3- + 6VO2+ + 6H+ = 6VO3+ + 1Cl-  + 3H2O  (2分)补出Cl-和H2O,1分。配平正确,1分。
不写“1”,扣1分。
⑸1.7­­­—1.8(2分)  写1.7、1.8、1.75、1.7­­­—1.8之间均给2分。
写成1.6,给1分。
⑹氨气  有机萃取剂(2分)各1分。每多写一个扣1分。

解析试题分析:工艺流程题的关键是搞清楚加入什么物质,发生什么反应,如何分离等问题,将工艺流程转化为物质的流程。①SiO2不溶于水、酸,通过过滤除去,在废渣中,V2O5被还原为VO2+,与其他离子一起存在在滤液中;②从分离中可以看出,VO2+以溶于有机溶剂,通过萃取分离;③通过反萃取,得到酸性水溶液含VO2+、SO42-,故X为H2SO4;然后通过氧化将V从+4到+5,加入氨水,呈碱性转化为沉淀,通过焙烧,得到V2O5。整个工艺流程并不复杂。
考点:以工艺流程为基础,考查化学与工业的关系,注重元素化合物知识、实验操作、氧化还原反应的考查。

练习册系列答案
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从回收的含铜电缆废料中提取铜时,假若设计如下两种方案,回答有关问题。
方案甲:

方案乙:

(1)两个方案中,符合当前生产中绿色化学理念的是方案      ,理由是    方案第一步“灼烧”会产生污染空气的气体、粉尘、烟雾。
(2)方案乙中铜溶解生成蓝色溶液时发生反应的离子方程式为________________ _      ______。
(3)为了提高原料的利用率,最后一步所得浅绿色滤液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、自然干燥可得到一种结晶水合物的晶体。获得晶体后对其进行检测:
①先取a g的晶体进行脱水实验,获得无水固体为(a—1.26)g
②将无水固体溶于足量的水配成溶液后滴加1.00mol/L的氯化钡溶液,当滴加10.00mL溶液时,沉淀恰好完全。通过计算测知该晶体的化学式是              。
(4)氯化亚铜(CuCl)是重要的化工原料。国家标准规定合格的CuCl产品的主要质量指标为CuCl的质量分数大于96.5% 。工业上用硫酸铜等原料常通过下列反应制备CuCl :
2CuSO4+ Na2SO3 + 2 NaCl + Na2CO3=2 CuCl ↓+ 3 Na2SO4 + CO2↑
测定CuCl质量分数时先准确称取所制备的0.2500g CuCl样品置于一定量的0.5mol·L-1 FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加水20mL,用0.1000mol·L-1 Ce(SO4)2溶液滴定到终点,消耗24.60mL Ce(SO4)2溶液。有关反应的离子方程式为:Fe 3++CuCl=Fe 2++Cu2++Cl- ,Ce4+ + Fe 2+=Fe 3+ + Ce3+
计算上述样品中CuCl的质量分数为           。

常见的五种盐A、B、C、D、E,它们的阳离子可能是Na+、NH4+、Cu2+、Ba2+、Al3+、Ag+、Fe3+,阴离子可能是Cl-、NO3-、SO42-、CO32-,已知:
①五种盐均溶于水,水溶液均为无色。
②D的焰色反应呈黄色。
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④若在这五种盐的溶液中分别加入Ba(NO3)2溶液,只有A、C的溶液不产生沉淀。
⑤若在这五种盐的溶液中,分别加入氨水,E和C的溶液中生成沉淀,继续加氨水,C中沉淀消失。
⑥把A的溶液分别加入到B、C、E的溶液中,均能生成不溶于稀硝酸的沉淀。
请回答下列问题:
(1)五种盐中,一定没有的阳离子是               ;所含阴离子相同的两种盐的化学式是                              。
(2)D的化学式为               ,D溶液显碱性的原因是(用离子方程式表示)                                                            。
(3)E和氨水反应的离子方程式是                                                 。
(4)设计实验检验B中所含的阳离子:                                            
                                                                              

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