问题 填空题

从废钒催化剂(主要成分V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2等)中回收V2O5的一种生产工艺流程示意图如下,请回答下列问题:

(1)步骤①中废渣的主要成分是      ,③中X试剂为                 

(2)实验室中进行萃取分液操作时,注入萃取剂,充分振荡,将分液漏斗于铁圈上静置,当液体分层后,接下来的操作是                               

(3)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)2RAn(有机层) + nH2SO (水层)为提高②中萃取百分率,应采取的措施是                                   

(4)请完成④中的反应离子方程式:

□ClO3- + □VO2+ +□H+ =□VO3+ + □     +□      

(5)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:

pH1.31.41.51.61.71.81.92.02.1
钒沉淀率%88.194.896.598.098.898.896.493.189.3
 

结合上表,在实际生产中,⑤中加入氨水,调节溶液的最佳pH值为           

(6)该工艺流程中,可以循环利用的物质有                       

答案

⑴SiO2(2分)      H2SO(2分)

⑵在分液漏斗下方放一洁净烧杯(使漏斗下端管口紧靠烧杯内壁),打开分液漏斗上口塞子(或将分液漏斗上口塞子凹槽对准漏斗口颈上小孔),打开活塞,将下层液体放入烧杯,当分液面接近(或略超过)活塞处时关闭活塞;上层液体从分液漏斗上口倒入另一烧杯中。(2分)要点:打开分液漏斗上口塞子(或将分液漏斗上口塞子凹槽对准漏斗口颈上小孔)(1分);先打开活塞放出下层液体,后将上层液体从分液漏斗上口倒入另一烧杯中(1分)。

⑶加入碱中和硫酸使平衡正移、多次连续萃取(2分) 写“加入碱(可以是NaOH、KOH、氨水)中和硫酸使平衡正移”,得2分;写“多次连续萃取”,得2分;写“加入Mg、Fe、弱酸强碱盐”,都给2分;写“增大萃取剂的加入量”,给1分,写“增大萃取剂浓度”不得分;写“移出H2SO”给1分。

⑷1ClO3- + 6VO2+ + 6H+ = 6VO3+ + 1Cl-  + 3H2O  (2分)补出Cl-和H2O,1分。配平正确,1分。

不写“1”,扣1分。

⑸1.7­­­—1.8(2分)  写1.7、1.8、1.75、1.7­­­—1.8之间均给2分。

写成1.6,给1分。

⑹氨气  有机萃取剂(2分)各1分。每多写一个扣1分。

题目分析:工艺流程题的关键是搞清楚加入什么物质,发生什么反应,如何分离等问题,将工艺流程转化为物质的流程。①SiO2不溶于水、酸,通过过滤除去,在废渣中,V2O5被还原为VO2+,与其他离子一起存在在滤液中;②从分离中可以看出,VO2+以溶于有机溶剂,通过萃取分离;③通过反萃取,得到酸性水溶液含VO2+、SO42-,故X为H2SO4;然后通过氧化将V从+4到+5,加入氨水,呈碱性转化为沉淀,通过焙烧,得到V2O5。整个工艺流程并不复杂。

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