（2013•许昌一模）从废钒催化剂（主要成分V2O5、Fe2O3和SiO2等）中回收XO5的一种生产工艺流程示意如图所示：回答下列问题：（1）①中滤渣的主要成分是．（2）②、③中的变化过程可

Question

（2013•许昌一模）从废钒催化剂（主要成分V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）中回收XO₅的一种生产工艺流程 示意如图所示：

回答下列问题：
（1）①中滤渣的主要成分是______．
（2）②、③中的变化过程可简化为（下式中Rⁿ⁺表示VO²⁺或Fe³⁺，HA表示有机萃取 剂的主要成分）：
Rⁿ⁺（水层）+nHA（有机层）⇌RA_n（有机层）+nH⁺（水层）
②中萃取时必须加入适量碱，其原因是______．③中反萃取时加入的X试剂是______．
（3）完成④中反应的离子方程式：
______ClO

−

3

+______VO²⁺+______H⁺=______VO³⁺+______Cl^-+____________
（4）25℃时，取样进行实验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间的关系如表

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
钡沉淀率/%	88	92	93	95	95	95	93	90	87

根据表中数据判断，⑤中加入氨水，调节溶液pH最佳值为______；若钒沉淀率为90%时不产生Fe（OH）₃沉淀，则溶液中c（Fe³⁺）＜______．（已知：25℃时，K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38）
（5）在整个工艺流程中，可以循环利用的物质是水、______和______．
（6）写出废液Y中除H⁺之外的两种阳离子______．

Answer 1

（1）废钒催化剂（主要成分V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）酸溶后，V₂O₅、Fe₂O₃和酸反应，二氧化硅不与酸反应，过滤得到滤渣为二氧化硅，
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）⇌RA_n（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，平衡右移提高了钒的萃取率；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：1；6；6；6；1；3；H₂O；
（4）根据表中数据判断，⑤中加入氨水，调节溶液pH最佳值为1.6，此时钡沉淀率达到最大，需要调节的PH较小；若钒沉淀率为90%时不产生Fe（OH）₃沉淀，此时PH=2，氢离子浓度=10^-2mol/L，c（OH^-）=10^-12mol/L，则溶液中c（Fe³⁺）浓度依据溶度积计算，K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=4.0×10^-88，计算得到c（Fe³⁺）=4.0×10^-2mol/L，不产生Fe（OH）₃沉淀，则溶液中c（Fe³⁺）＜4.0×10^-2mol/L，
故答案为：1.6；4.0×10^-2mol/L；
（5）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利用，流程中有机萃取剂、氨气可以循环利用，故答案为：有机萃取剂；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⁺、VO₂²⁺、NH₄⁺、K⁺．