Question

【題目】某高鉻型釩渣含Fe2O3、Fe3O4、SiO2、Al2O3、V2O5、Cr2O3等物質(zhì)，從中分離提取釩和鉻的工藝流程如圖所示：

回答下列問(wèn)題:

（1）“焙燒”時(shí)V2O5、Cr2O3轉(zhuǎn)化為NaVO3和Na2CrO4，SiO2、Al2O3轉(zhuǎn)化為________和_______。

（2）濾渣1中主要含______。 濾渣2的主要成分是Fe(OH)3和Al(OH)3，對(duì)應(yīng)調(diào)pH應(yīng)不低于______。（常溫下，當(dāng)溶液中離子濃度小于1×10-5mol/L時(shí)認(rèn)為沉淀完全， Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38、Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33）。

（3）“沉釩”時(shí)的離子方程式是_______，NH4VO3煅燒過(guò)程中的化學(xué)方程式是______。

（4）“還原”時(shí)溶液的pH在2.5左右，反應(yīng)的離子方程式是________。

（5）已知:25 °C時(shí)，H2C2O4的電離常數(shù)Ka1=5.9×10-2，Ka2=6. 4×10-5，則25° C時(shí)，0.1 mol·L-1NaHC2O4溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)?/span>_____，向0.1 mol· L-1H2C2O4溶液中加入一定的NaOH固體，當(dāng)溶液的pH= 2.5時(shí)，溶液中c(C2O42-) ：c(H2C2O4)=_______（保留兩位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】Na2SiO3 NaAlO2 H2SiO3 4.7 NH4++VO3-=NH4VO3↓ 2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O↑ 3C2O42-+2CrO42-+16H+= 2Cr3++6CO2↑+8H2O c(Na+)＞c(HC2O4-)＞c(H+)＞C2O42-＞c(OH-) 0.38

【解析】

“焙燒”時(shí)，Fe2O3、Fe3O4不和Na2CO3、O2反應(yīng)，V2O5、Cr2O3和Na2CO3、O2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NaVO3、Na2CrO4，SiO2、Al2O3和Na2CO3反應(yīng)轉(zhuǎn)化成Na2SiO3、NaAlO2；

“酸浸”時(shí)，Na2SiO3和硫酸反應(yīng)生成H2SiO3沉淀，濾渣1主要成分是硅酸，同時(shí)AlO2-轉(zhuǎn)化成Al3+，鐵的兩種氧化物溶于酸得到Fe2+和Fe3+；

“調(diào)pH”時(shí)，將鋁元素、鐵元素轉(zhuǎn)化為Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀，濾渣2主要成分為Al(OH)3和Fe(OH)3；

“沉釩”時(shí)，NH4+和VO3-形成NH4VO3沉淀，NH4VO3沉淀煅燒得V2O5；

“還原”時(shí)，用Na2C2O4將CrO42-還原成Cr3+，調(diào)合適的pH將Cr3+轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3沉淀，Cr(OH)3沉淀煅燒得到Cr2O3，據(jù)以上分析解答。

(1) 高溫時(shí)，氧化鋁和碳酸鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和二氧化碳，二氧化硅和碳酸鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，即SiO2、Al2O3轉(zhuǎn)化為Na2SiO3和NaAlO2，故答案為：Na2SiO3；NaAlO2；

(2)由分析可知，濾渣1主要為H2SiO3，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Fe3+濃度小于1×10-5mol/L時(shí)認(rèn)為沉淀完全，Fe3+濃度為1×10-5mol/L時(shí)，c3(OH-)×1×10-5mol/L=4.0×10-38，c3(OH-)=4.0×10-33，c3(H+)=，c(H+)=×10-4≈6×10-4，pH≈4-lg6＜4。Al3+濃度為1×10-5mol/L時(shí)，c3(OH-)×1×10-5mol/L=1.0×10-33，c3(OH-)=1.0×10-28，c3(H+)=，c(H+)=，pH=-lg()=5- lg()≈4.7＞4，綜上所述，要使A3+和Fe3+完全沉淀，p不低于4.7，故答案為：H2SiO3；4.7；

(3)“沉釩”時(shí)，NH4+和VO3-形成NH4VO3沉淀，離子方程式為：NH4++VO3-=NH4VO3↓，NH4VO3沉淀煅燒得到V2O5，元素化合價(jià)沒(méi)變化，根據(jù)原子守恒可知，產(chǎn)物含有H2O和NH3，方程式為：2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O↑，故答案為：NH4++VO3-=NH4VO3↓；2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O↑；

(4) “還原”時(shí)，C2O42-將CrO42-還原成Cr3+，pH在2.5左右，溶液為酸性，C2O42-被氧化為CO2，結(jié)合電子得失守恒、原子守恒可得離子方程式為：3C2O42-+2CrO42-+16H+= 2Cr3++6CO2↑+8H2O，故答案為：3C2O42-+2CrO42-+16H+= 2Cr3++6CO2↑+8H2O；

(5) HC2O4-會(huì)水解、電離，所以，c(Na+)＞c(HC2O4-)，HC2O4-的電離常數(shù)= Ka2=6. 4×10-5，HC2O4-的水解常數(shù)Kh==≈1.7×10-13，電離常數(shù)＞＞水解常數(shù)，加之水電離也能產(chǎn)生一定的H+，所以c(H+)＞C2O42-＞c(OH-)。水解和電離都是微弱的，所以，c(HC2O4-)＞c(H+)＞c(C2O42-)＞c(OH-)，綜上所述：c(Na+)＞c(HC2O4-)＞c(H+)＞c(C2O42-)＞c(OH-)。H2C2O4H++HC2O4-，Ka1=，HC2O4-H++C2O42-，Ka2=，Ka1×Ka2=×=。pH= 2.5，則c(H+)=10-2.5，所以，==0.38（保留兩位有效數(shù)字），即c(C2O42- ):c(H2C2O4)=0.38，故答案為：c(Na+)＞c(HC2O4-)＞c(H+)＞c(C2O42-)＞c(OH-)；0.38；