Question

某硫酸工廠從廢釩催化劑中回收五氧化二釩的流程如圖1：

（1）步驟①的目的是

 

．
（2）步驟②生成物中n（SO₂）：n（O₂）=

 

．
（3）步驟③反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（4）步驟④調(diào)節(jié)pH與交換效率的關(guān)系如圖2．從圖中分析，為提高交換效率宜調(diào)節(jié)pH范圍為

 

．
（5）步驟⑤加入的沉淀劑X是

 

（填化學(xué)式）．
（6）已知步驟⑤中NaVO₃的濃度為0.1mol?L^-1，為使沉釩效率達(dá)到90%，應(yīng)調(diào)節(jié)NH⁺₄的最低濃度為

 

[25℃時Ksp（NH₄VO₃）=1.6×10^-3．溶液體積變化忽略不計]．從綠色化學(xué)角度分析，要進(jìn)一步提高沉釩效率，可采取的措施是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)流程圖可以知道V₂O₄是溶于酸性溶液中的，但是V₂O₅不溶；
（2）根據(jù)五氧化二釩和硫酸鈉之間的方程式，利用電子守恒配平來進(jìn)行回答；
（3）氯酸根離子具有氧化性，對應(yīng)的還原產(chǎn)物是氯離子；
（4）根據(jù)pH與交換效率的關(guān)系圖，選擇交換效率最高點(diǎn)所處的pH范圍；
（5）根據(jù)流程圖可以知道步驟⑤加入的沉淀劑后，溶液中多出了銨根離子和氯離子，據(jù)此確定加入的試劑；
（6）根據(jù)Ksp表達(dá)式進(jìn)行計算．

解答：解：（1）根據(jù)流程圖可以知道V₂O₄是溶于酸性溶液中的，但是V₂O₅不溶，所以步驟①的目的是使V₂O₄溶解，將V₂O₄和V₂O₅分離，故答案為：使V₂O₄溶解；
（2）五氧化二釩和硫酸鈉之間的實(shí)質(zhì)為：2V₂O₅+2SO₄^2-=2SO₂↑+O₂↑+4VO₃^-，所以生成物中n（SO₂）：n（O₂）=2：1，故答案為：2：1；
（3）氯酸根離子具有氧化性，可以將VO²⁺氧化，在堿性介質(zhì)下，發(fā)生的反應(yīng)為：6VO²⁺+ClO₃^-+18OH^-=6VO₃^-+Cl^-+9H₂O，
故答案為：6VO²⁺+ClO₃^-+18OH^-=6VO₃^-+Cl^-+9H₂O；
（4）根據(jù)pH與交換效率的關(guān)系圖，可以知道交換效率最高點(diǎn)所處的pH范圍是6～8，故答案為：6～8；
（5）根據(jù)流程圖可以知道步驟⑤加入的沉淀劑后，溶液中多出了銨根離子和氯離子，所以加入的X是氯化銨，故答案為：NH₄Cl；
（6）25℃時Ksp（NH₄VO₃）=c(NH4+)?c(VO3-)=1.6×10^-3，所以c（NH₄⁺）=

Ksp

c(VO3-)

×

1

1-90%

=0.16mol/L，從綠色化學(xué)角度分析，要進(jìn)一步提高沉釩效率，可以采用將母液循環(huán)使用的方法，
故答案為：0.16mol/L；將母液循環(huán)利用．

點(diǎn)評：本題是一道化學(xué)和化工生產(chǎn)相結(jié)合的考題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，綜合性強(qiáng)，難度大．