Question

五氧化二钒（V₂O₅）是重要的催化剂，可用某钒矿石（含有 V₂O₃、Fe、Al₂O₃等）来制备，工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1） 钒矿石“粉碎”的目的为__________。

（2）“滤渣1” 中除 Al₂O₃、 Fe(VO₃)₂、 Fe(VO₃)₃外，还含有__________（填化学式）。

（3）“酸浸”时，若用硝酸代替双氧水和盐酸，弊端为__________。

（4）“滤渣 2” 的主要成分为 MgCO₃、Fe(OH)₃和 Al(OH)₃，其中生成 Al(OH)₃的离子方程式为__________。

（5） 若“净化Ⅰ” 时直接加入足量的(NH₄)₂CO₃，可能导致的后果为__________。

（6）“煅烧”时，还生成参与大气循环的气体，该反应的化学方程式为__________。

（7）产品中 V₂O₅纯度的测定： 称取产品 a g， 先用硫酸溶解，得到(VO₂)₂SO₄溶液；再加入 V1 mL c₁ mol·L^－1 (NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液（VO₂^＋＋2H^＋＋Fe^2＋＝VO^2＋＋Fe^3＋＋H₂O）； 最后用 c₂ mol·L－1 KMnO₄溶液滴定过量的(NH₄)₂Fe(SO₄)₂至终点，消耗 KMnO₄标准溶液的平均体积为 V₂ mL。假设杂质不参与反应，则产品中 V₂O₅的质量分数为__________%。

Answer

增大钒矿石的比表面积，加快焙烧速率， 使焙烧充分 MgO 生成氮的氧化物等有毒气体，污染环境 2Al3＋＋3CO32－＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋3CO2↑ 生成 NH4VO3沉淀， 使钒的利用率降低 4NH4VO3＋3O2 2V2O5＋2N2＋8H2O

【解析】（1） 钒矿石“粉碎”增大反应物的接触面积，加快反应速率，即目的为增大钒矿石的比表面积，加快焙烧速率，使焙烧充分。（2）碳酸镁高温下易分解生成氧化镁和CO2，所以“滤渣1” 中除 Al2O3、Fe(VO3)2、Fe(VO3)3外，还含有MgO。（3）“酸浸”时，若用硝酸代替双氧水和盐酸，硝酸钡还原为氮的氧化物，因此弊端为生成氮的氧化物等有毒气体，污染环境。（4）溶液中铝离子和碳酸根水解相互促进生成氢氧化铝，因此其中生成 Al(OH)3的离子方程式为2Al3＋＋3CO32－＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋3CO2↑。（5） 若“净化Ⅰ” 时直接加入足量的(NH4)2CO3会生成NH4VO3沉淀，从而使钒的利用率降低。（6）“煅烧”时，还生成参与大气循环的气体，该气体是氮气，反应的化学方程式为4NH4VO3＋3O2 2V2O5＋2N2＋8H2O。（7）根据电子得失守恒可知剩余亚铁离子的物质的量是0.001V2c2mol×5，因此参与反应VO2＋＋2H＋＋Fe2＋＝VO2＋＋Fe3＋＋H2O的亚铁离子是0.001V1c1mol－0.001V2c2mol×5，所以V原子的物质的量是0.001V1c1mol－0.001V2c2mol×5，则根据V原子守恒可知产品中V2O5的质量分数为 ＝。

点睛：解决本类题目的基本方法和步骤为：（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。（2）然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。（3）分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。其中（7）中物质含量计算是解得难点，注意原子守恒和电子得失守恒的灵活应用。