Question

以硅藻土为载体的五氧化二钒（V₂O₅）是接触法生产硫酸的催化剂。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V₄O₁₂^4-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+R₄V₄O₁₂+4OH⁻（以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”“中”）。

（5）“流出液”中阳离子最多的是________。

（6）“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和Al(OH)3

（4）碱 （5）K＋ （6）2NH4VO3V2O5＋H2O↑＋2NH3↑。

【解析】

试题分析：（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，V元素化合价不变，说明不是氧化还原反应，根据原子守恒可知反应的离子方程式为V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O；二氧化硅与酸不反应，则“废渣1”的主要成分是二氧化硅。

（2）“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+，V元素化合价从＋4价升高到＋5价，而氧化剂KClO3中氯元素化合价从＋5价降低到－1价，根据电子得失守恒可知需要氯酸钾的物质的量为少3mol÷6＝0.5mol。

（3）“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中，同时生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，则“废渣2”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3。

（4）根据方程式可知为了提高洗脱效率，反应应该向逆反应方向进行，因此淋洗液应该呈碱性。

（5）由于前面加入了氯酸钾和氢氧化钾，则“流出液”中阳离子最多的是钾离子。

（6）根据原子守恒可知偏钒酸铵（NH4VO3）“煅烧”生成五氧化二钒、氨气和水，发生反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5＋H2O↑＋2NH3↑。

考点：考查物质制备工艺流程图分析。