从废钒催化剂(主要成分V2O5、Fe2O3和SiO2等)中回收V2O5的一种生产...

（1）SiO2；（2）加入碱中和产生的酸，平衡右移提高了钒的萃取率；硫酸；（3）3H2O；（4）1.7；2.6×10-3mol/L；（5）有机萃取剂、氨水(或氨气)；（6）Fe3+、VO3+、NH4+、K+ 【解析】 试题分析：废钒催化剂(主要成分V2O5、Fe2O3和SiO2等)，据物质的水溶性确定，V2O5和SiO2难溶于水，即为得到的滤渣亚硫酸根具有还原性，酸性条件下，能被五氧化二钒氧化生成硫酸根离子，离子反应方程式为：V2O5+SO32-+4H+=2VO2++SO42-+2H2O，过滤得到滤渣为二氧化硅，强酸性浸出液含有VO2+、K+、SO42-，加入有机萃取剂萃取分液得到有机溶液中VO2+，再加入X试剂进行反萃取分液，分离出有机层得到水层是含VO2+、Fe3+、SO42-的酸性水溶液，得到分析平衡，Rn+(水层)+nHA(有机层)⇌RAn(有机层)+nH+(水层)，加入的碱会和平衡中的氢离子反应促进平衡正向进行；加入硫酸抑制平衡正向进行，氯酸钾具有氧化性，能将VO2+氧化为VO2+，加入氨水，调节溶液pH到最佳值，得到NH4VO3，最后焙烧得到五氧化二钒。 （1）上述分析可知①中废渣的主要成分是二氧化硅，故答案为：SiO2； （2）②中萃取时必须加入适量碱，分析平衡，Rn+(水层)+nHA(有机层)⇌RAn(有机层)+nH+(水层)，加入的碱会和平衡中的氢离子反应促进平衡正向进行；③中反萃取时加入的X试剂是抑制平衡正向进行，可以加入硫酸抑制平衡正向进行，故答案为：加入碱中和产生的酸，平衡右移，提高钒的萃取率；硫酸； （3）依据氧化还原反应元素化合价变化和电子守恒原子守恒分析配平，ClO3-中氯元素化合价从+5价变化为-1价，得到电子6，VO2+变化为VO3+、元素化合价从+4价变化为+5价失电子1，依据电子守恒、原子守恒配平得到离子方程式为：ClO3-+6VO2++6H+=6VO3++Cl-+3H2O，故答案为：3H2O； （4）从沉淀率和pH关系可知，随pH增大，沉淀率先增大后减小，故沉淀率最大的pH即为最佳pH，pH=1.7时钒的沉淀率最大为98.8%，加入氨水调节溶液的最佳pH为1.7，若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3，沉淀，此时溶液PH=2，计算氢氧根离子浓度c(OH-)=10-12mol/L，k[Fe(OH)3]=2.6×10-39=c(Fe3+)c3(OH-)，c(Fe3+)==2.6×10-3mol/L，故答案为：1.7；2.6×10-3； （5）从流程图可知，③中有机萃取剂用于②中萃取，⑥中氨气用于⑤中调节pH，故答案为：有机萃取剂、氨水(或氨气)； （6）依据流程反应分析，加入的试剂在反应过程中生成的离子为，除H+之外的阳离子为Fe3+、VO22+、NH4+、K+，故答案为：Fe3+、VO3+、NH4+、K+。 【考点定位】考查制备实验方案的设计、物质分离和提纯 【名师点晴】本题考查了流程分析判断，物质性质和实验设计的方法应用，为高考常见题型，侧重于学生的分析、实验和计算能力的考查，题目还涉及氧化还原反应配平，溶度积计算，题干信息分析判断能力，注意把握实验方法。本题的流程是：根据物质的水溶性确定，V2O5和SiO2难溶于水，亚硫酸根具有还原性，酸性条件下，能被五氧化二钒氧化生成硫酸根离子，过滤得到滤渣为二氧化硅，强酸性浸出液含有VO2+、K+、SO42-，加入有机萃取剂萃取分液得到有机溶液中VO2+，再加入X试剂进行反萃取分液，分离出有机层得到水层是含VO2+、Fe3+、SO42-的酸性水溶液，根据Rn+(水层)+nHA(有机层)RAn(有机层)+nH+(水层)，加入的碱会和平衡中的氢离子反应促进平衡正向进行；加入硫酸抑制平衡正向进行；氯酸钾具有氧化性，能将VO2+氧化为VO2+，加入氨水，调节溶液pH到最佳值，得到NH4VO3，最后焙烧得到五氧化二钒。