Question

從廢釩催化劑（主要成分V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）中回收V₂O₅的一種生產(chǎn)工藝流程示意圖如下：

回答下列問(wèn)題：
（1）①中廢渣的主要成分是

 

．
（2）②、③中的變化過(guò)程可簡(jiǎn)化為（下式中Rⁿ⁺表示VO²⁺或Fe³⁺，HA表示有機(jī)萃取劑的主要成分）：Rⁿ⁺（水層）+nHA（有機(jī)層）?RA_n　（有機(jī)層）+nH⁺（水層）；②中萃取時(shí)必須加入適量堿，其原因是

 

．③中反萃取時(shí)加入的X試劑是

 

．
（3）完成④中反應(yīng)的離子方程式：ClO₃^-+VO²⁺+H⁺=VO³⁺+Cl^-+

 

（4）25℃時(shí)，取樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間的關(guān)系如下：

Ph	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
釩沉淀率/	88	92	93	95	95	95	93	90	87

根據(jù)上表數(shù)據(jù)判斷，⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液pH最佳值為

 

；若釩沉淀率為90%時(shí)不產(chǎn)生Fe（OH）₃沉淀，則溶液中c（Fe³⁺）＜

 

．（已知：25℃時(shí)，K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39）
（5）寫出廢液Y中除H⁺之外的兩種陽(yáng)離子

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：

分析：（1）廢釩催化劑（主要成分V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）酸溶后，二氧化硅不與酸反應(yīng)，過(guò)濾得到濾渣為二氧化硅；
（2）②中萃取時(shí)必須加入適量堿，會(huì)和平衡中的氫離子反應(yīng)促進(jìn)平衡正向進(jìn)行；③中反萃取時(shí)加入的X試劑是抑制平衡正向進(jìn)行；
（3）依據(jù)氧化還原反應(yīng)元素化合價(jià)變化和電子守恒原子守恒分析配平得到離子方程式；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷，⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液pH最佳值為1.6，此時(shí)鋇沉淀率達(dá)到最大，需要調(diào)節(jié)的pH較��；依據(jù)沉淀溶度積計(jì)算分析；
（5）依據(jù)流程反應(yīng)分析判斷，廢液Y中除H⁺之外的陽(yáng)離子為Fe³⁺、VO²⁺、NH₄⁺、K⁺．

解答： 解：（1）廢釩催化劑（主要成分V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）酸溶后，V₂O₅、Fe₂O₃和酸反應(yīng)，二氧化硅不與酸反應(yīng)，過(guò)濾得到濾渣為二氧化硅，
故答案為：SiO₂；
（2）②中萃取時(shí)必須加入適量堿，分析平衡，Rⁿ⁺（水層）+nHA（有機(jī)層）?RA_n（有機(jī)層）+nH⁺（水層），加入的堿會(huì)和平衡中的氫離子反應(yīng)促進(jìn)平衡正向進(jìn)行；③中反萃取時(shí)加入的X試劑是抑制平衡正向進(jìn)行，可以加入硫酸抑制平衡正向進(jìn)行，
故答案為：加入堿中和產(chǎn)生的酸，平衡右移提高了釩的萃取率；硫酸；
（3）依據(jù)氧化還原反應(yīng)元素化合價(jià)變化和電子守恒原子守恒分析配平，ClO₃^-中氯元素化合價(jià)從+5價(jià)變化為-1價(jià)，得到電子6，VO²⁺變化為VO³⁺、元素化合價(jià)從+4價(jià)變化為+5價(jià)失電子1，依據(jù)電子守恒、原子守恒配平得到離子方程式為：ClO₃^-+6VO²⁺+6H⁺=6VO³⁺+Cl^-+3H₂O，
故答案為：3H₂O；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷，⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液pH最佳值為1.6，此時(shí)鋇沉淀率達(dá)到最大，需要調(diào)節(jié)的PH較��；若釩沉淀率為90%時(shí)不產(chǎn)生Fe（OH）₃沉淀，此時(shí)PH=2，氫離子濃度=10^-2mol/L，c（OH^-）=10^-12mol/L，則溶液中c（Fe³⁺）濃度依據(jù)溶度積計(jì)算，K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=2.6×10^-39，計(jì)算得到c（Fe³⁺）=2.6×10^-3mol/L，不產(chǎn)生Fe（OH）₃沉淀，則溶液中c（Fe³⁺）＜4.0×10^-2mol/L，
故答案為：1.6；2.6×10^-3mol/L；
（5）依據(jù)流程反應(yīng)分析，加入的試劑在反應(yīng)過(guò)程中生成的離子為，除H⁺之外的陽(yáng)離子為Fe³⁺、VO₂²⁺、NH₄⁺、K⁺，故答案為：Fe³⁺、VO₂²⁺、NH₄⁺、K⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法應(yīng)用，題干信息分析判斷能力，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．