Question

工業上設計將VOSO₄中的K₂SO₄、SiO₂雜質除去并回收得到V₂O₅的流程如下：

請回答下列問題：
（1）步驟①所得廢渣的成分是           （寫化學式），操作I的名稱            。
（2）步驟②、③的變化過程可簡化為（下式R表示VO²⁺，HA表示有機萃取劑）：
R₂(SO₄)_n (水層)+ 2nHA（有機層）2RA_n（有機層） + nH₂SO₄  (水層) 
②中萃取時必須加入適量堿，其原因是              。③中X試劑為                   。
（3）⑤的離子方程式為                                               。
（4）25℃時，取樣進行試驗分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間關系如下表：

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
釩沉淀率%	88.1	94.8	96.5	98.0	98.8	98.8	96.4	93.1	89.3

結合上表，在實際生產中，⑤中加入氨水，調節溶液的最佳pH為        ；
若釩沉淀率為93.1%時不產生Fe(OH)₃沉淀，則溶液中c(Fe³⁺)<             。
【已知：25℃時，Ksp[Fe(OH)₃]=2.6×10^-39】
（5）該工藝流程中，可以循環利用的物質有            和       。

Answer 1

（1）SiO₂；過濾（2）加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動，提高釩的萃取率［或類似表述，如提高RA_n（有機層）的濃度、百分含量等］；H₂SO₄（3）NH₃·H₂O+VO₃^－ =NH₄VO₃↓+OH^－
（4）1.7～1.8（或1.7、1.8其中一個），2.6×10^-3mol·L^-1（5）氨氣（或氨水）；有機萃取劑

解析試題分析：（1）在給定的物質中只有二氧化硅不溶解于水，所以過濾得到的濾渣是SiO₂。（2）②由于該反應是可能反應，反應產生了酸，加入堿可以中和酸，減小酸的濃度。根據勒夏特列原理，減小生成物的濃度，會使平衡向正反應方向移動，從而提高釩的萃取率。③若加入物質使釩的萃取率降低，可以加入硫酸，來增加生成物的濃度，使平衡逆向移動，就可以達到目的。（3）離子方程式為NH₃·H₂O+VO₃^－ =NH₄VO₃↓+OH^－（4）根據表格數據可看出：在PH為1.7—1.8時釩沉淀率最高。當釩沉淀率為93.1%時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.由流程圖可以看出氨水和有機萃取劑可以循環利用。
考點：考查外界條件對化學平衡的影響及溶度積常數的計算等知識。