Question

11．V₂O₅是接觸法制硫酸的重要催化劑，工業上生產V₂O₅的工藝流程如下：

（1）步驟①所得廢渣與NaOH溶液反應的離子反應方程式為SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．
（2）步驟②、③的變化過程可簡化為（下式R表示VO²⁺，HA表示有機萃取劑）：
R₂（SO₄）_n（水層）+2nHA（有機層）?2RA_n（有機層）+nH₂SO₄（水層），
①實驗室中步驟②、③使用的主要儀器是分液漏斗．
②步驟②中萃取時必須加入適量堿，其原因是加入堿中和產生的酸，平衡右移提高了釩的萃取率．
（3）步驟③中X試劑為硫酸（填化學式），步驟④的離子方程式為ClO₃^-+6VO²⁺+9H₂O=Cl^-+6VO₃^-+18H⁺．
（4）該工藝流程中，可以循環利用的物質有有機萃取劑　和氨氣（填名稱）．

Answer 1

分析 水溶后，VOSO₄、硫酸鉀可溶于水，二氧化硅不溶于水，過濾得到濾渣為二氧化硅，濾液加入有機萃取劑，萃取得到含VO²⁺有機層，反萃取除掉有機萃取劑，加入KClO₃使VO²⁺氧化為VO₃^-，焙燒得到V₂O₅．
（1）二氧化硅不溶于水，過濾得到濾渣為二氧化硅；二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應生成了硅酸鈉和水，反應的離子方程式為：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（2）步驟②、③是萃取、分液，使用的主要儀器是分液漏斗；②中萃取時必須加入適量堿，會和平衡中的氫離子反應促進平衡正向進行；
（3）③中反萃取時加入的X試劑是抑制平衡正向進行；步驟④加入KClO₃使VO²⁺氧化為VO₃^-，則本身被還原為Cl^-；
（4）分析流程圖，物質參加反應，反應過程中又生成可以循環利用．

解答 解：水溶后，VOSO₄、硫酸鉀可溶于水，二氧化硅不溶于水，過濾得到濾渣為二氧化硅，濾液加入有機萃取劑，萃取得到含VO²⁺有機層，反萃取除掉有機萃取劑，加入KClO₃使VO²⁺氧化為VO₃^-，焙燒得到V₂O₅．
（1）水溶后，VOSO₄、硫酸鉀可溶于水，二氧化硅不溶于水，過濾得到濾渣為二氧化硅，二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應生成了硅酸鈉和水，反應的離子方程式為：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（2）①實驗室中步驟②、③是萃取、分液，使用的主要儀器是分液漏斗，故答案為：分液漏斗；
②分析平衡，Rⁿ⁺（水層）+nHA（有機層）?RA_n（有機層）+nH⁺（水層），加入的堿會中和氫離子促進平衡正向進行，提高了釩的萃取率；
故答案為：加入的堿會中和氫離子促進平衡正向進行，提高了釩的萃取率；
（3）③中反萃取時加入的X試劑是抑制平衡正向進行，可以加入硫酸抑制平衡正向進行；步驟④加入KClO₃使VO²⁺氧化為VO₃^-，則本身被還原為Cl^-，配平得離子方程式為ClO₃^-+6VO²⁺+9H₂O=Cl^-+6VO₃^-+18H⁺，
故答案為：硫酸；ClO₃^-+6VO²⁺+9H₂O=Cl^-+6VO₃^-+18H⁺；
（4）分析流程圖，物質參加反應，反應過程中又生成的物質，或重復利用的物質可以循環利用，流程中有機萃取劑、氨氣可以循環利用，
故答案為：有機萃取劑；氨氣．

點評 本題考查了流程分析判斷，物質性質和實驗設計的方法應用，題干信息分析判斷能力，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．