五氧化二钒广泛用于冶金、化工等行业,主要用于冶炼钒铁.用作台金添加剂,占五氧化二钒总消耗量的80%以上,其次是用作有机化工的催化剂,为了增加V2O5的利用率,我们从废钒催化剂(主要成分V2O5,VOSO4,K2SO4,SiO2和Fe2O3等)中回收V2O5的一种生产工艺流程示意图如下:
部分含钒物质在水中的溶解性如下,回答下列问题:
物质 | VOSO4 | V2O5 | NH4VO3 | (VO2)2SO4 |
溶解牲 | 可溶 | 难溶 | 难溶 | 易溶 |
(l)①中废渣的主要成分是____;①中V2O5发生反应的离子方程式为_____________。
(2)②,③中的变化过程可简化为(下式中的R表示VO2+或Fe3+,HA表示有机萃取剂的主要成分):R2(SO4)n(水层)+2nHA(有机层)2RA(有机层)+nH2SO4(水层)。②中萃取时必须加入适量碱,其原因是________________;实验室进行萃取操作主要使用的玻璃仪器为________________。
(3)实验室用的原料中V2O5占6%(原料中的所有钒已换算成V2O5)。取l00g该废钒催化剂按工业生产的步骤进行实验,当加入100 mL0.1mol/L的KC1O3溶液时,溶液中的钒恰好被完全处理,假设以后各步钒没有损失,则该实验中钒的回收率是____(己知V2O5的相对分子质量为182)。
(4) 25℃时,取样进行试验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间的关系如下表:
pH | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2.0 | 2.1 |
钒沉淀率/% | 88.1 | 94.8 | 96.5 | 98.0 | 98.8 | 98.6 | 96.4 | 93.1 | 89.3 |
试判断在实际生产时,⑤中加入氨水调节溶液的最佳pH为_________;若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe( OH)3沉淀,则此时溶液中c(Fe3+)=_________。(已知:25℃时k[Fe(OH)3]=2.6×l0-39.)