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：

（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：4R0H+ V₄0₁₂^4- 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”）；“流出液”中阳离子最多的是              。

（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 ；K＋

（5）2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑（2分）

【解析】

试题分析：从废钒催化剂中回收V2O5，由流程可知，“酸浸”时V2O5转化为VO2+，V2O4转成VO2+。氧化铁、氧化铝均转化为金属阳离子，只有SiO2不溶，则过滤得到的滤渣1为SiO2，然后加氧化剂KClO3，将VO2+变为VO2+，再加KOH时，铁离子、铝离子转化为Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，同时中和硫酸，过滤得到的滤渣2为Fe（OH）3、Al（OH）3，“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+V4O124-R4V4O12+4OH-，由ROH为强碱性阴离子交换树脂可知，碱性条件下利用反应正向移动，流出液中主要为硫酸钾，“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，“煅烧”时分解生成V2O5。

（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O，由上述分析可知滤渣1为SiO2；

（2）“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+，由电子守恒可知，则需要氧化剂KClO3至少为3mol×（5−4）/[5−（−1）]=0.5mol；

（3）由上述分析分析可知滤渣2为Fe（OH）3、Al（OH）3；

（4）利用强碱性阴离子交换树脂可“离子交换”和“洗脱”，则应选择碱性条件下使用，且OH-浓度大反应逆向移动提高洗脱效率；由上述分析可知，流出液中主要为硫酸钾，则“流出液”中阳离子最多的是K+；

（6）“煅烧”中发生反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑。

考点：考查混合物分离提纯的综合应用