(2014•湖北模拟)工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下:

(2014•湖北模拟)工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下:

请回答下列问题:
(1)步骤①所得废渣的成分是______(写化学式),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(SO4n (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______.
(3)⑤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+)<______.
(5)该工艺流程中,可以循环利用的物质有______和______.
xyz1501 1年前 已收到1个回答 举报

floria1125 花朵

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解题思路:(1)废钒催化剂(主要成分V2O5、Fe2O3和SiO2等)酸溶后,二氧化硅不与酸反应,过滤得到滤渣为二氧化硅;
(2)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中反萃取时加入的X试剂是抑制平衡正向进行;
(3)依据氨水与酸反应配平得到离子方程式;
(4)根据表中数据判断,⑤中加入氨水,调节溶液pH最佳值为1.8,此时钡沉淀率达到最大,需要氨水量较小;依据沉淀溶度积计算分析;
(5)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;

(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,
故答案为:SiO2,过滤;
(2)②中萃取时必须加入适量碱,分析平衡,Rn+(水层)+nHA(有机层)⇌RAn(有机层)+nH+(水层),加入的碱会和平衡中的氢离子反应促进平衡正向进行;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:加入碱中和产生的酸,平衡右移提高了钒的萃取率;硫酸;
(3)氨水与酸反应的离子方程式为:NH3•H2O+H+=NH4++H2O,故答案为:NH3•H2O+H+=NH4++H2O;
(4)根据表中数据判断,⑤中加入氨水,调节溶液pH最佳值为1.8,此时钡沉淀率达到最大,需要氨水量较小;若钒沉淀率为90%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-)=4.0×10-88,计算得到c(Fe3+)=4.0×10-2mol/L,不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)<4.0×10-2mol/L,
故答案为:1.8;4.0×10-2mol/L;
(5)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:
本题考点: 物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用;盐类水解的应用.

考点点评: 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.

1年前

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