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简答题

根据废水中所含有害物质的不同,工业上有多种废水的处理方法.

(1)①废水I若采用CO2处理,离子方程式是______

②废水Ⅱ常用明矾处理.实践中发现废水中的c(HCO3-)越大,净水效果越好,这是因为______

③废水Ⅲ中汞元素存在如下转化(在空格上填化学式):Hg2++______=CH3Hg++______

我国规定,Hg2+的排放标准不能超过0.05mg/L.对于含Hg2+的污水,可加入沉淀剂______(填写化学式),使Hg2+除去,降低污染.

④废水Ⅳ常用Cl2氧化CN-成CO2和N2,若参加反应的Cl2与CN-的物质的量之比为5:2,则该反应的离子方程式为______

(2)化学需氧量(COD)可量度水体受有机物污染的程度,它是指在一定条件下,用强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量,换算成氧的含量(以mg/L计).某研究性学习小组测定某水样的化学需氧量(COD),过程如下:

Ⅰ.取V1mL水样于锥形瓶,加入10.00mL 0.2500mol/L K2Cr2O7溶液.

Ⅱ.加碎瓷片少许,然后慢慢加入硫酸酸化,混合均匀,加热.

Ⅲ.反应完毕后,冷却,加指示剂,用c mol/L的硫酸亚铁铵[(NH42Fe(SO42]溶液滴定.终点时消耗硫酸亚铁铵溶液V2 mL.

①Ⅰ中,量取K2Cr2O7溶液的仪器是______

②Ⅲ中,发生的反应为:Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O

由此可知,该水样的化学需氧量COD=______mg/L(用含c、V1、V2的表达式表示).

正确答案

解:(1)①pH接近7,用CO2处理,生成HCO3-,则反应的离子方程式为OH-+CO2=HCO3-,故答案为:OH-+CO2=HCO3-

②HCO3-和Al3+发生相互促进的水解,生成CO2和Al(OH)3,从而增强净水效果,故答案为:HCO3-会促进Al3+的水解,生成更多的Al(OH)3,净水效果增强;

③根据电荷守恒可质量守恒可知,应为Hg2+和CH4反应生成CH3Hg++和H+,对于含Hg2+的污水,可加入沉淀剂Na2S,使Hg2+除去,反应的离子方程式为Hg2++S2-=HgS↓,故答案为:CH4 ;H+;Na2S;

④废水Ⅳ常用C12氧化CN-成CO2和N2,若参加反应的C12与CN-的物质的量之比为5:2,则反应的离子方程式为5Cl2+2CN-+4H2O=10Cl-+2CO2+N2+8H+

故答案为:5Cl2+2CN-+4H2O=10Cl-+2CO2+N2+8H+

(2)①K2Cr207具有强氧化性,应用酸式滴定管或移液管量取,如用碱式滴定管,会腐蚀橡胶管,故答案为:酸式滴定管(或移液管);

②n(K2Cr2O7)=0.01L×0.2500mol/L=2.5×10-3mol,

n(Fe2+)=V2×10-3L×cmol/L=cV2×10-3mol,

由Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O可知,

水样消耗的n(K2Cr2O7)=2.5×10-3mol-×cV2×10-3mol=×10-3mol,

得电子:2×(6-3)××10-3mol=(15-cV2)×10-3mol,

根据电子转移,相等于×(15-cV2)×10-3mol氧气,

m(O)=×(15-cV2)×10-3mol×32g/mol=8×(15-cV2)×10-3g=8×(15-cV2)mg,

所以:COD==mg/L,

故答案为:

解析

解:(1)①pH接近7,用CO2处理,生成HCO3-,则反应的离子方程式为OH-+CO2=HCO3-,故答案为:OH-+CO2=HCO3-

②HCO3-和Al3+发生相互促进的水解,生成CO2和Al(OH)3,从而增强净水效果,故答案为:HCO3-会促进Al3+的水解,生成更多的Al(OH)3,净水效果增强;

③根据电荷守恒可质量守恒可知,应为Hg2+和CH4反应生成CH3Hg++和H+,对于含Hg2+的污水,可加入沉淀剂Na2S,使Hg2+除去,反应的离子方程式为Hg2++S2-=HgS↓,故答案为:CH4 ;H+;Na2S;

④废水Ⅳ常用C12氧化CN-成CO2和N2,若参加反应的C12与CN-的物质的量之比为5:2,则反应的离子方程式为5Cl2+2CN-+4H2O=10Cl-+2CO2+N2+8H+

故答案为:5Cl2+2CN-+4H2O=10Cl-+2CO2+N2+8H+

(2)①K2Cr207具有强氧化性,应用酸式滴定管或移液管量取,如用碱式滴定管,会腐蚀橡胶管,故答案为:酸式滴定管(或移液管);

②n(K2Cr2O7)=0.01L×0.2500mol/L=2.5×10-3mol,

n(Fe2+)=V2×10-3L×cmol/L=cV2×10-3mol,

由Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O可知,

水样消耗的n(K2Cr2O7)=2.5×10-3mol-×cV2×10-3mol=×10-3mol,

得电子:2×(6-3)××10-3mol=(15-cV2)×10-3mol,

根据电子转移,相等于×(15-cV2)×10-3mol氧气,

m(O)=×(15-cV2)×10-3mol×32g/mol=8×(15-cV2)×10-3g=8×(15-cV2)mg,

所以:COD==mg/L,

故答案为:

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简答题

大力发展电动汽车,可以有效控制空气污染.目前机动车常使用的电池有铅蓄电池、锂电池等.

Ⅰ.铅蓄电池充放电的总反应为:PbO2+Pb+2H2SO4充电放电2PbSO4+2H2O,锂硫电池充放电的总反应为:2Li+SLi2S.

(1)放电时,铅蓄电池的负极反应式为______

(2)锂硫电池工作时,电子经外电路流向______(填“正极”或“负极”).

(3)当消耗相同质量的负极活性物质时,锂硫电池的理论放电量是铅蓄电池的______倍.

Ⅱ.由方铅矿(PbS)制备铅蓄电池电极材料(PbO2)的方法如下:

(1)油画所用的白色颜料PbSO4置于空气中,遇H2S气体变成黑色PbS,从而使油画的色彩变暗,用H2O2清洗,可使油画“复原”.

①H2O2的作用是______

②已知硫化铅溶于水时存在溶解平衡:PbS(s)⇌Pb2+(aq)+S2-(aq),试分析PbS(s)能溶于稀HNO3的原因______

(2)滤液X是一种可循环使用的物质,其溶质主要是______(填化学式),若X中残留的SO42-过多,循环使用时可能出现的问题是______

(3)①PbO与次氯酸钠溶液反应可制得PbO2,写出该反应的离子方程式______

②以石墨为电极,电解Pb(NO32溶液也可以制得PbO2,则阳极的电极反应式为______;电解时为提高Pb元素的利用率,常在Pb(NO32溶液中加入适量Cu(NO32,理由是______

正确答案

解:(1)放电时,铅蓄电池的负极发生氧化反应,而铅离子与溶液中的硫酸根离子生成难溶的硫酸铅,电极反应式为:Pb-2e-+SO42-=PbSO4,故答案为:Pb-2e-+SO42-=PbSO4

(2)原电池工作时电子由负极流向正极,故答案为:正极;

(3)铅蓄电池中铅是负极,207g铅消耗时转移 2mol e-,故钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的:=4.5 倍,故答案为:4.5;

Ⅱ.(1)①过氧化氢将黑色PbS氧化成白色的硫酸铅,所以过氧化氢是氧化剂,故答案为:氧化剂;

②已知硫化铅溶于水时存在溶解平衡:PbS(s)⇌Pb2+(aq)+S2-(aq),电离产生的硫离子具有还原性,而硝酸具有强氧化性,发生氧化还原反应,导致硫离子的浓度减少,固平衡正向移动,故答案为:硝酸氧化硫离子导致硫离子的浓度减小,使溶解平衡正向移动,促进PbS的溶解;

(2)硝酸铅与硫酸发生复分解反应生成难溶硫酸铅,和硝酸;残留的SO42-过多,会与溶液中的铅离子结合成难溶的硫酸铅,导致铅的流失,减少了二氧化铅的产量,故答案为:HNO3;浸出时部分铅离子生成硫酸铅随浸出渣排出,降低硫酸铅的产率;

(3)①PbO和次氯酸钠反应生成二氧化铅和氯化钠,离子方程式为PbO+ClO-=PbO2+Cl-;②电解时,阳极上铅离子失电子和水反应生成二氧化铅,电极反应式为Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+;加入硫酸铜,铜离子在阴极放电生成单质铜,避免了铅离子放电,从而大大提高铅离子的利用率,

故答案为:PbO+ClO-=PbO2+Cl-;Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+,加入硫酸铜,铜离子在阴极放电生成单质铜,避免了铅离子在阴极放电,增大铅离子的利用率.

解析

解:(1)放电时,铅蓄电池的负极发生氧化反应,而铅离子与溶液中的硫酸根离子生成难溶的硫酸铅,电极反应式为:Pb-2e-+SO42-=PbSO4,故答案为:Pb-2e-+SO42-=PbSO4

(2)原电池工作时电子由负极流向正极,故答案为:正极;

(3)铅蓄电池中铅是负极,207g铅消耗时转移 2mol e-,故钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的:=4.5 倍,故答案为:4.5;

Ⅱ.(1)①过氧化氢将黑色PbS氧化成白色的硫酸铅,所以过氧化氢是氧化剂,故答案为:氧化剂;

②已知硫化铅溶于水时存在溶解平衡:PbS(s)⇌Pb2+(aq)+S2-(aq),电离产生的硫离子具有还原性,而硝酸具有强氧化性,发生氧化还原反应,导致硫离子的浓度减少,固平衡正向移动,故答案为:硝酸氧化硫离子导致硫离子的浓度减小,使溶解平衡正向移动,促进PbS的溶解;

(2)硝酸铅与硫酸发生复分解反应生成难溶硫酸铅,和硝酸;残留的SO42-过多,会与溶液中的铅离子结合成难溶的硫酸铅,导致铅的流失,减少了二氧化铅的产量,故答案为:HNO3;浸出时部分铅离子生成硫酸铅随浸出渣排出,降低硫酸铅的产率;

(3)①PbO和次氯酸钠反应生成二氧化铅和氯化钠,离子方程式为PbO+ClO-=PbO2+Cl-;②电解时,阳极上铅离子失电子和水反应生成二氧化铅,电极反应式为Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+;加入硫酸铜,铜离子在阴极放电生成单质铜,避免了铅离子放电,从而大大提高铅离子的利用率,

故答案为:PbO+ClO-=PbO2+Cl-;Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+,加入硫酸铜,铜离子在阴极放电生成单质铜,避免了铅离子在阴极放电,增大铅离子的利用率.

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简答题

工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3,还有少量的Fe2O3、SiO2)提取冶炼铝的原料氧化铝.工艺流程如下图:(每步所加试剂均稍过量)

(1)步骤①反应的离子方程式是______

(2)原料B的化学式是______,步骤②所得沉淀的化学式是:______

(3)步骤③中生成沉淀的化学方程式是:______

(4)如果省去步骤①,即溶解铝土矿是从加入原料B开始,则会对氧化铝的提取有什么影响?______

正确答案

解:由工艺流程可知步骤③通入的为二氧化碳,生成的沉淀为氢氧化铝,所以滤液②含有AlO2-.步骤②应加入氢氧化钠,所以滤液①中含有Al3+,步骤①应为加入盐酸,除去SiO2

(1)由上述分析可知,步骤①加入盐酸,除去SiO2,所以原料A为盐酸,氧化铝与酸反应离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O,氧化铁与盐酸反应离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,

故答案为:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;

(2)步骤①加入过量盐酸,滤液①中含有Al3+、Fe3+、H+等,应加入氢氧化钠,除去铁离子,将铝离子转化为AlO2-,反应为 H++OH-=H2O,Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,Al3++4OH-=AlO2-+2H2O.

故答案为:NaOH; Fe(OH)3

(3)滤液②含有AlO2-,步骤③通入二氧化碳,与AlO2-反应生成的沉淀为氢氧化铝,反应化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,故答案为:NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3

(4)若用NaOH溶液溶解铝土矿,则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠,通入二氧化碳会生成硅酸沉淀,最后使加热制得的Al2O3混有SiO2杂质.

故答案为:若用NaOH溶液溶解铝土矿,则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠,最后使加热制得的Al2O3混有SiO2杂质.

解析

解:由工艺流程可知步骤③通入的为二氧化碳,生成的沉淀为氢氧化铝,所以滤液②含有AlO2-.步骤②应加入氢氧化钠,所以滤液①中含有Al3+,步骤①应为加入盐酸,除去SiO2

(1)由上述分析可知,步骤①加入盐酸,除去SiO2,所以原料A为盐酸,氧化铝与酸反应离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O,氧化铁与盐酸反应离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,

故答案为:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;

(2)步骤①加入过量盐酸,滤液①中含有Al3+、Fe3+、H+等,应加入氢氧化钠,除去铁离子,将铝离子转化为AlO2-,反应为 H++OH-=H2O,Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,Al3++4OH-=AlO2-+2H2O.

故答案为:NaOH; Fe(OH)3

(3)滤液②含有AlO2-,步骤③通入二氧化碳,与AlO2-反应生成的沉淀为氢氧化铝,反应化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,故答案为:NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3

(4)若用NaOH溶液溶解铝土矿,则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠,通入二氧化碳会生成硅酸沉淀,最后使加热制得的Al2O3混有SiO2杂质.

故答案为:若用NaOH溶液溶解铝土矿,则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠,最后使加热制得的Al2O3混有SiO2杂质.

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简答题

为探索工业废料的再利用,某化学兴趣小组设计了如图1所示实验方案,用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4•7H2O)和胆矾晶体.

请回答:

(1)步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是______

(2)溶液A中的离子主要有______;试剂X是______

(3)进行步骤Ⅱ时,该小组用如图2所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中.一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少,其原因是______(用离子方程式表示);为了避免固体C减少,根据如图所示,改进的措施是______

(4)从环境保护角度考虑,用固体F制备CuSO4溶液的化学方程式是______

正确答案

解:(1)步骤Ⅰ加过量的氢氧化钠,金属铝和氢氧化钠反应,金属铝溶解其中生成偏铝酸钠溶液,金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,将它们分离用过滤;步骤Ⅰ过滤得到的滤液成分为偏铝酸钠,步骤Ⅱ中向偏铝酸钠中通入足量的二氧化碳,会得到纯净的氢氧化铝沉淀,溶液中的溶质为碳酸氢钠,将它们分离用过滤;步骤Ⅲ中金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,铁和硫酸反应而金属铜不反应将它们分离用过滤,

故答案为:过滤;

(2)步骤Ⅰ加过量的氢氧化钠,因铝与碱反应生成偏铝酸钠和氢气,离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,所以溶液A中的离子主要有AlO2-、Na+、OH-;本实验的目的是用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4•7H2O)和胆矾晶体,金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,铁和硫酸反应生成硫酸亚铁而金属铜不反应,可以实现三种金属的分离,所以试剂X是稀硫酸,

故答案为:AlO2-、Na+、OH-;稀硫酸;

(3)进行步骤Ⅱ时,该小组用如图2所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中.一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少,其原因是二氧化碳气体中含有从盐酸中挥发出的氯化氢气体,氯化氢在水中溶解了部分沉淀氢氧化铝,发生的反应为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O,为了避免固体C减少,可在制取二氧化碳的收集装置中增加一个洗去氯化氢的装置,二氧化碳在饱和碳酸氢钠中不溶,氯化氢和碳酸氢钠反应生成二氧化碳气体,所以可在装置I和Ⅱ之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶,除去二氧化碳中的氯化氢,

故答案为:Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O;在装置I和Ⅱ之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶;

(4)依据流程图可知:固体F为铜,铜不能和稀硫酸反应,但是当加热并通入空气之后,铜和氧气反应生成氧化铜,然后氧化铜会和硫酸反应生成硫酸铜,不会产生污染大气的气体,硫酸铜溶液是蓝色的,由于各反应物是混合接触在一起的,这两个反应是同时进行的,所以氧化铜没机会单独的存在,故我们可以认为反应物为氧气、铜和硫酸,而生成物为硫酸铜和水,故该反应的化学方程式为2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O,

故答案为:2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O.

解析

解:(1)步骤Ⅰ加过量的氢氧化钠,金属铝和氢氧化钠反应,金属铝溶解其中生成偏铝酸钠溶液,金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,将它们分离用过滤;步骤Ⅰ过滤得到的滤液成分为偏铝酸钠,步骤Ⅱ中向偏铝酸钠中通入足量的二氧化碳,会得到纯净的氢氧化铝沉淀,溶液中的溶质为碳酸氢钠,将它们分离用过滤;步骤Ⅲ中金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,铁和硫酸反应而金属铜不反应将它们分离用过滤,

故答案为:过滤;

(2)步骤Ⅰ加过量的氢氧化钠,因铝与碱反应生成偏铝酸钠和氢气,离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,所以溶液A中的离子主要有AlO2-、Na+、OH-;本实验的目的是用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4•7H2O)和胆矾晶体,金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,铁和硫酸反应生成硫酸亚铁而金属铜不反应,可以实现三种金属的分离,所以试剂X是稀硫酸,

故答案为:AlO2-、Na+、OH-;稀硫酸;

(3)进行步骤Ⅱ时,该小组用如图2所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中.一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少,其原因是二氧化碳气体中含有从盐酸中挥发出的氯化氢气体,氯化氢在水中溶解了部分沉淀氢氧化铝,发生的反应为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O,为了避免固体C减少,可在制取二氧化碳的收集装置中增加一个洗去氯化氢的装置,二氧化碳在饱和碳酸氢钠中不溶,氯化氢和碳酸氢钠反应生成二氧化碳气体,所以可在装置I和Ⅱ之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶,除去二氧化碳中的氯化氢,

故答案为:Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O;在装置I和Ⅱ之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶;

(4)依据流程图可知:固体F为铜,铜不能和稀硫酸反应,但是当加热并通入空气之后,铜和氧气反应生成氧化铜,然后氧化铜会和硫酸反应生成硫酸铜,不会产生污染大气的气体,硫酸铜溶液是蓝色的,由于各反应物是混合接触在一起的,这两个反应是同时进行的,所以氧化铜没机会单独的存在,故我们可以认为反应物为氧气、铜和硫酸,而生成物为硫酸铜和水,故该反应的化学方程式为2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O,

故答案为:2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O.

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简答题

从废钒催化剂(主要成分V2O5、Fe2O3和SiO2等)中回收V2O5的一种生产工艺流程示意图如下:

回答下列问题:

(1)①中废渣的主要成分是______

(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)⇌RAn (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:ClO3-+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之间的关系如下:

根据上表数据判断,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,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39

(5)写出废液Y中除H+之外的两种阳离子______

正确答案

解:(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)⇌RAn(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:3H2O;

(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,Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=2.6×10-39,计算得到c(Fe3+)=2.6×10-3mol/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;2.6×10-3mol/L;

(5)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+

解析

解:(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)⇌RAn(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:3H2O;

(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,Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=2.6×10-39,计算得到c(Fe3+)=2.6×10-3mol/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;2.6×10-3mol/L;

(5)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+

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