Question

V₂O₅是接觸法制硫酸的重要催化劑，工業上生產V₂O₅的工藝流程如下：請回答下列問題：

（1）步驟①所得廢渣的成分是              (寫化學式)，它與NaOH溶液反應的離子反應方程式為                。
（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)2RAn(有機層)+nH₂SO₄(水層)，
①實驗室中步驟②、③使用的主要儀器是                                。
②中萃取時必須加入適量堿，其原因是                      。
（3）步驟③中X試劑為            ，步驟④的目的是             ，步驟⑤的離子方程式為                。
（4）該工藝流程中，可以循環利用的物質有          和           。

Answer 1

（1）SiO₂    SiO₂+2OH?=SiO₃²?+H₂O
（2）①分液漏斗
②加入堿中和硫酸，促進平衡正向移動，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]
（3）H₂SO₄   將VO²⁺氧化為VO₃^-     NH₃?H₂O+ VO₃^-=NH₄VO₃↓+OH?
（4）氨氣（或氨水） 有機萃取劑

試題分析：（1）SiO₂不溶于水，所以步驟①所得濾渣的成分是SiO₂；SiO₂為酸性氧化物，與NaOH反應生成Na₂SiO₃，離子方程式為：SiO₂+2OH?=SiO₃²?+H₂O
（2）① 步驟②為萃取，步驟③為反萃取，用到的主要儀器為分液漏斗
②步驟②中存在平衡：R₂(SO₄)_n(水層)+2nHA(有機層)2RAn(有機層)+nH₂SO₄(水層)，加入適量堿中和硫酸，促進平衡正向移動，提高釩的萃取率。
（3）步驟③為反萃取，得到的水溶液含VO²⁺、SO₄²?，所以X試劑為H₂SO₄；根據化學流程圖，步驟④加入強氧化劑KClO₃，將VO²⁺氧化為VO₃^-；步驟⑤加入NH₃?H₂O生成NH₄VO₃沉淀，所以離子方程式為：NH₃?H₂O+ VO₃^-=NH₄VO₃↓+OH?
（4）步驟⑤需加入氨水，步驟⑥生成氨氣，所以氨氣（或氨水）可循環利用，步驟②為萃取，步驟③為反萃取，所以有機萃取劑也可以循環利用。