Question

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(SO₄)_n (水层)+ 2nHA（有机层）2RA_n（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⁺)<              。

【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）SiO2 ；过滤（2）加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率［或类似表述，如提高RAn（有机层）的浓度、百分含量等］；H2SO4（3）NH3·H2O+VO3－ =NH4VO3↓+OH－

（4）1.7～1.8（或1.7、1.8其中一个），2.6×10-3mol·L-1（5）氨气（或氨水）；有机萃取剂

【解析】

试题分析：（1）在给定的物质中只有二氧化硅不溶解于水，所以过滤得到的滤渣是SiO2 。（2）②由于该反应是可能反应，反应产生了酸，加入碱可以中和酸，减小酸的浓度。根据勒夏特列原理，减小生成物的浓度，会使平衡向正反应方向移动，从而提高钒的萃取率。③若加入物质使钒的萃取率降低，可以加入硫酸，来增加生成物的浓度，使平衡逆向移动，就可以达到目的。（3）离子方程式为NH3·H2O+VO3－ =NH4VO3↓+OH－（4）根据表格数据可看出：在PH为1.7—1.8时钒沉淀率最高。当钒沉淀率为93.1%时PH=2.0，C(H+)=0.01mol/L,C(OH-)=(1×10-14)/0.01=1×10-12mol/L.Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39＞c(Fe3+)×C3(OH-)=2.6×10-3mol·L-1.由流程图可以看出氨水和有机萃取剂可以循环利用。

考点：考查外界条件对化学平衡的影响及溶度积常数的计算等知识。