Question

【化学—选修2：化学与技术】

金属钒素有“合金维生素”之称，普通钢中加入少量的钒（V）能极大地改善钢的弹性和强度。工业上回收废钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄、K₂SO₄、SiO₂）中的钒的主要流程如下：

回答下列问题：

（1）滤渣l的主要成分是________________；

（2）步骤②中发生反应的离子方程式为________________；

（3）步骤③的变化过程可简化为（HA表示有机萃取剂）

VOSO₄+（水层）+2HA₂（有机层）VOA₂（有机层）+H₂SO₄（水层），则步骤④中可选择硫酸作萃取剂的原因是________________；萃取和反萃取在实验室里用到的玻璃仪器有______和_____；

（4）该工艺流程中，可以循环利用的物质除了氨气以外，还有____________；

（5）调节溶液pH，可将（VO₂）SO₄转变成NH₄VO₃沉淀；25℃时，当PH为1.7～1.8时，钒沉淀率为98.8%；假设其它各步反应都完全进行，已知KC1O₃的还原产物是KCl，若每消耗1moiKC1O₃，理论上可回收金属钒___________g（计算结果保留一位小数）。

Answer

（1）V2O5、SiO2

（2）V2O5+SO32- +4H+=2VO2++SO42-+2H2O

（3）加入硫酸使平衡向左移动，使VOSO4进入水层，分液漏斗 烧杯

（4）有机萃取剂

（5）302.3（4分）

【解析】

试题分析：废钒催化剂的主要成分为V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2，废钒粉碎水浸后，五氧化二钒和二氧化硅难溶于水，经过滤成为滤渣，滤液中主要含有VOSO4、K2SO4，滤液1加硫酸，亚硫酸钠是将废钒催化剂中的五氧化二钒变成可溶于水的VOSO4，发生了氧化还原反应，过滤后得到滤液，主要成分为VOSO4，第一次过滤，滤液中主要含有VOSO4、K2SO4，两者合并，加入有机萃取剂，通过萃取，把剩余余酸和有机层分开，通过反萃取，把萃取剂和离子分开，加入氧化剂氯化钾把VO22-氧化成VO3+，调节pH加入氨水，得到含钒的沉淀，灼烧得到五氧化二钒和氨气，有机萃取剂和氨气再循环利用。（1）废钒粉碎水浸后，滤渣为V2O5、SiO2。（2）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，离子方程式为：V2O5+SO32- +4H+=2VO2++SO42-+2H2O。（3）反萃取时分析平衡，加入硫酸使平衡向左移动，使VOSO4进入水层，萃取和反萃取在实验室里用到的玻璃仪器名称叫分液漏斗和烧杯。（4）分析流程图，物质参加反应，反应过程中又生成的物质，或重复利用的物质可以循环使用，流程中有机萃取剂和氨气可以循环使用。（5）氯元素化合价从+5价到-1，化合价降低6，钒化合价从+4升高到+5，升高1.二者最小公倍数为6，配平方程式为：ClO3-+6VO2++6H+=6VO3++Cl-+3H2O，消耗1摩尔氯酸钾，生成6摩尔VO3+，钒的沉淀率为98.8%，根据原子守恒，钒的质量=6×5×98.9%=302.3。

考点： 物质的分离和提纯的方法和基本实验操作综合利用