Question

为回收利用废钒催化剂(含有V₂0₅、V0S0₄及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：

部分含钒物质常温时在水中的溶解性如下：

回答下列问题：

（1）废钒催化剂，粉碎的目的是                    ，V0S0₄溶液水解显酸性，离子方程式为         

（2）工业上由V₂O₅冶炼金属钒常用铝热法，该反应的化学方程式为                    引发铝热反应的操作是：在纸漏斗中加入铝热剂后，再                   

（3）为了提高钒的浸出率，反应①用Na₂SO₃和硫酸酸浸使催化剂中的V₂O₅转变成可溶于水的V0S0₄，与水浸液合并，再通过反应②用KClO₃氧化,使+4价的V氧化成易溶于水的(VO₂)₂SO₄反应①的离子方程式为                   

（4）该工艺中反应③的沉淀率是回收钒的关键之一,该步反应的离子方程式为                    。

（5）已知常温下NH₄VO₃的溶解度为0.468g/100g水，则NH₄VO₃的溶度积常数约为         (已知V的相对原子质量为51)。

Answer

（1）充分接触，加快溶解VO2++2H2OVO（OH）2+2H+(或VO2++3H2OV（OH）4+2H+）

（2）10Al+3V2O55Al2O5+6V铺上氯酸钾，插入镁条，点燃镁条

（3）V2O5+SO32-+4H+＝2VO2++SO42-+2H2O

（4）NH4++VO3-＝NH4VO3↓（5）1.6×10-3

【解析】

试题分析：（1）废钒催化剂，粉碎的目的是增大反应物的接触面积，加快溶解；VOSO4溶液水解显酸性，离子方程式为VO2++2H2OVO（OH）2+2H+。

（2）工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热法，该反应的化学方程式为10Al+3V2O55Al2O5+6V。引发铝热反应的操作是：在纸漏斗中加入铝热剂后，再铺上氯酸钾，插入镁条，点燃镁条；

（3）为了提高钒的浸出率，反应①用Na2SO3和硫酸酸浸使催化剂中的V2O5转变成可溶于水的VOSO4，反应的离子方程式为V2O5+SO32-+4H+＝2VO2++SO42-+2H2O；

（4）该工艺中反应③的沉淀率是回收钒的关键之一，该步反应的离子方程式为NH4++VO3-＝NH4VO3↓。

（5）已知常温下NH4VO3的溶解度为0.468g/100g水，即0.1L溶液中含有0.468g÷117g/mol＝0.004mol，因此浓度是0.004mol÷0.1L＝0.04mol/L，则NH4VO3的溶度积常数Ksp＝c(NH4+)·c(VO3-)=0.04×0.04＝1.6×10-3。

考点：考查物质制备工艺流程图分析与判断