Question

V₂O₅是接触法制硫酸的重要催化剂，工业上生产V₂O₅的工艺流程如下：请回答下列问题：

（1）步骤①所得废渣的成分是

 

（写化学式），它与NaOH溶液反应的离子反应方程式为

 

．
（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），
①实验室中步骤②、③使用的主要仪器是

 

．
②中萃取时必须加入适量碱，其原因是

 

．
（3）步骤③中X试剂为

 

，步骤④的目的是

 

，步骤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

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

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；二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成了硅酸钠和水，反应的离子方程式为：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（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）③中反萃取时加入的X试剂是抑制平衡正向进行；步骤④的目的是用氯酸钾将VO²⁺氧化为VO₃^-，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；

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，二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成了硅酸钠和水，反应的离子方程式为：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案为：SiO₂；SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（2）①实验室中步骤②、③是萃取、分液，使用的主要仪器是分液漏斗；故答案为：分液漏斗；
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；
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；
（3）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；步骤④的目的是用氯酸钾将VO²⁺氧化为VO₃^-，
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：硫酸；用氯酸钾将VO²⁺氧化为VO₃^-，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：有机萃取剂；氨气．

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．