Question

以硅藻土为载体的五氧化二钒（V₂O₅）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V₂O₅既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：

物质	V2O5	V2O4	K2SO4	SiO2	Fe2O3	Al2O3
质量分数/%	2.2~2.9	2.8~3.1	22~28	60~65	1~2	<1

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

（1）“酸浸”时V₂O₅转化为VO₂⁺，反应的离子方程式为________________________，同时V₂O₄转成VO²⁺。“废渣1”的主要成分是__________________。

（2）“氧化”中欲使3 mol的VO²⁺变为VO₂⁺，则需要氧化剂KClO₃至少为_____________mol。

（3）“中和”作用之一是使钒以V₄O₁₂⁴⁻形式存在于溶液中。“废渣2”中含有______________。

（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+ V₄O₁₂⁴⁻ R₄V₄O₁₂+4OH⁻（ROH为强碱性阴离子交换树脂）。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_____性（填“酸”、“碱”或“中”）。

（5）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH₄VO₃）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________。

Answer

（1）V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O；SiO2；

（2）0.5；（3）Fe(OH)3、Al(OH)3；

（4）碱；（5）2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑。

【解析】

试题分析：（1）V2O5→VO2＋，化合价没有发生变化，则离子反应方程式为：V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O；根据废钒催化剂的成分，只有SiO2属于酸性氧化物，不溶于稀硫酸，因此滤渣为SiO2；

（2）根据得失电子数目守恒，3×（5-4）=n(KClO3)×[5－(－1)]，解得n(KClO3)=0.5mol，；

（3）中和的目的是除去Fe3＋和Al3＋，因此滤渣为Fe(OH)3和Al(OH)3；

（4）洗脱中溶液应是V4O124－，平衡向逆反应方向进行，因此淋洗液呈现碱性；

（5）根据流程图，铵盐不稳定，受热易分解成氨气，偏钒酸铵的煅烧发生化学反应方程式为：2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑。

考点：考查氧化还原反应的规律、元素及其化合物的性质等知识。