Question

【題目】工業上設計將VOSO4中的K2SO4、SiO2雜質除去并回收得到V2O5的流程如下：

請回答下列問題：

（1）步驟①所得廢渣的成分是 （寫化學式），操作I的名稱 。

（2）步驟②、③的變化過程可簡化為（下式R表示VO2+，HA表示有機萃取劑）：R2(SO4)n (水層)+ 2nHA(有機層)2RAn(有機層)+ nH2SO4(水層)

②中萃取時必須加入適量堿，其原因是 。

③中X試劑為 。

（3）⑤的離子方程式為 。

（4）25℃時，取樣進行試驗分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間關系如下表：

pH	3	4	5	6	7	8	9	0	1
釩沉淀率%	88.1	94.8	96.5	98.0	98.8	98.8	96.4	93.1	89.3

結合上表，在實際生產中，⑤中加入氨水，調節溶液的最佳pH為 ；若釩沉淀率為93.1%時不產生Fe(OH)3沉淀，則溶液中c(Fe3+)< 。〖已知：25℃時，Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39〗

（5）該工藝流程中，可以循環利用的物質有 和 。

Answer 1

【答案】（1）SiO2過濾

（2）加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動，提高釩的萃取率 H2SO4

（3）NH3·H2O+VO3－＝NH4VO3↓+OH－

（4）1.7～1.8（或1.7、1.8其中一個）2.6×10－3mol·L－1

（5）氨氣（或氨水）有機萃取劑

【解析】

試題分析：（1）加水溶解后二氧化硅不溶于水，因此過濾得到濾渣的主要成分為二氧化硅；操作I的名稱是過濾；

（2）②中萃取時必須加入適量堿，分析平衡R2(SO4)n (水層)＋2nHA（有機層）2RAn（有機層）＋nH2SO4 (水層)可知，加入的堿會和平衡中的氫離子反應促進平衡正向進行，提高釩的萃取率；

③中反萃取時加入的X試劑是抑制平衡正向進行，可以加入硫酸抑制平衡正向進行；

（3）⑤中是氨水與VO3－反應，反應的離子方程式為NH3·H2O+VO3－＝NH4VO3↓+OH－；

（4）根據表中數據判斷，⑤中加入氨水，調節溶液pH最佳值為1.7～1.8，此時釩沉淀率達到最大，需要氨水量較小；若釩沉淀率為93.1%時不產生Fe（OH）3沉淀，此時pH=2，c（H+）=0.01mol/L，c（OH-）=10-12mol/L，則溶液中c（Fe3+）濃度依據溶度積計算，即Ksp[Fe（OH）3]=c（Fe3+）×c3（OH-）=2.6×10-39，解得c（Fe3+）=2.6×10-3molL-1，不產生Fe（OH）3沉淀，則溶液中c（Fe3+）＜2.6×10-3molL-1；

（5）分析流程圖，物質參加反應，反應過程中又生成的物質，重復利用的物質可以循環利用，流程中有機萃取劑、氨氣可以循環利用。