Question

【题目】工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5流程：

（1）步骤①所得废渣的成分是____________（写化学式），操作I的名称__________；

（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）2RAn（有机层） + nH2SO4 (水层)

②中萃取时必须加入适量碱，其原因是_____________________________；

③中X试剂为（写化学式）______________________________________；

（3）④的离子方程式为 ___________________________________________；

（4）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为____________；若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀，则溶液中c(Fe3+)< _____________；(已知：25℃时，Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39)

（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质有__________和_______________。

Answer 1

【答案】SiO2过滤加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率H2SO4ClO3－+9H2O+6VO2+=6VO3－+18H++ Cl－1.7～1.82.6×10-3mol·L-1氨气（或氨水）有机萃取剂

【解析】

将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程，水溶过滤得到含VO2+、SO42-、K+的溶液，加入有机萃取剂分液得到含VO2+的有机层，再经过反萃取得到水层，加入KClO3氧化VO2+为VO3-，加入氨水调节溶液PH形成NH4VO3沉淀，灼烧得到V2O5。据上述分析可得结论。

（1）含有K2SO4、SiO2杂质VOSO4水溶后，二氧化硅不溶于水，过滤得到滤渣为二氧化硅，故答案为：SiO2；过滤；

（2）②中萃取时必须加入适量碱，能中和反应生成的硫酸，使平衡正向移动，有利于提高萃取率，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：加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率；H2SO4；

（3）④的离子方程式为：ClO3－+9H2O+6VO2+=6VO3－+18H++ Cl－，故答案为：ClO3－+9H2O+6VO2+=6VO3－+18H++ Cl－；

（4）根据表中数据判断，⑤中加入氨水，调节溶液pH最佳值为1.7-1.8，此时钡沉淀率达到最大，需要氨水量较小；若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe（OH）3沉淀，此时PH=2，c（H+）=10-2mol/L，c（OH-）=10-12mol/L，则溶液中c（Fe3+）浓度依据溶度积计算，Ksp[Fe（OH）3]=c（Fe3+）×c3（OH-）=2.6×10-39，计算得到c（Fe3+）=2.6×10-3mol·L-1，不产生Fe（OH）3沉淀，则溶液中c（Fe3+）＜2.6×10-3mol·L-1，故答案为：1.7-1.8；2.6×10-3 mol·L-1；

（5）由流程图，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。