Question

某硫酸工厂从废钒催化剂中回收五氧化二钒的流程如图1：

（1）步骤①的目的是

 

．
（2）步骤②生成物中n（SO₂）：n（O₂）=

 

．
（3）步骤③反应的离子方程式为

 

．
（4）步骤④调节pH与交换效率的关系如图2．从图中分析，为提高交换效率宜调节pH范围为

 

．
（5）步骤⑤加入的沉淀剂X是

 

（填化学式）．
（6）已知步骤⑤中NaVO₃的浓度为0.1mol?L^-1，为使沉钒效率达到90%，应调节NH⁺₄的最低浓度为

 

[25℃时Ksp（NH₄VO₃）=1.6×10^-3．溶液体积变化忽略不计]．从绿色化学角度分析，要进一步提高沉钒效率，可采取的措施是

 

．

Answer 1

分析：（1）根据流程图可以知道V₂O₄是溶于酸性溶液中的，但是V₂O₅不溶；
（2）根据五氧化二钒和硫酸钠之间的方程式，利用电子守恒配平来进行回答；
（3）氯酸根离子具有氧化性，对应的还原产物是氯离子；
（4）根据pH与交换效率的关系图，选择交换效率最高点所处的pH范围；
（5）根据流程图可以知道步骤⑤加入的沉淀剂后，溶液中多出了铵根离子和氯离子，据此确定加入的试剂；
（6）根据Ksp表达式进行计算．

解答：解：（1）根据流程图可以知道V₂O₄是溶于酸性溶液中的，但是V₂O₅不溶，所以步骤①的目的是使V₂O₄溶解，将V₂O₄和V₂O₅分离，故答案为：使V₂O₄溶解；
（2）五氧化二钒和硫酸钠之间的实质为：2V₂O₅+2SO₄^2-=2SO₂↑+O₂↑+4VO₃^-，所以生成物中n（SO₂）：n（O₂）=2：1，故答案为：2：1；
（3）氯酸根离子具有氧化性，可以将VO²⁺氧化，在碱性介质下，发生的反应为：6VO²⁺+ClO₃^-+18OH^-=6VO₃^-+Cl^-+9H₂O，
故答案为：6VO²⁺+ClO₃^-+18OH^-=6VO₃^-+Cl^-+9H₂O；
（4）根据pH与交换效率的关系图，可以知道交换效率最高点所处的pH范围是6～8，故答案为：6～8；
（5）根据流程图可以知道步骤⑤加入的沉淀剂后，溶液中多出了铵根离子和氯离子，所以加入的X是氯化铵，故答案为：NH₄Cl；
（6）25℃时Ksp（NH₄VO₃）=c(NH4+)?c(VO3-)=1.6×10^-3，所以c（NH₄⁺）=

Ksp

c(VO3-)

×

1

1-90%

=0.16mol/L，从绿色化学角度分析，要进一步提高沉钒效率，可以采用将母液循环使用的方法，
故答案为：0.16mol/L；将母液循环利用．

点评：本题是一道化学和化工生产相结合的考题，考查学生分析和解决问题的能力，综合性强，难度大．