Question

以硅藻土为载体的五氧化二钒是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收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
质量分数

如图1是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

(1)“酸浸”时转化为，反应的离子方程式为______，同时转成为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有______写出两条。“废渣1”的主要成分是______。

(2)“酸浸”实验中，钒的浸出率结果如图2所示。由图可知，当钒的浸出率为时，所采用的实验条件为______。

(3)“氧化”中欲使3mol的变为，则需要氧化剂至少为______mol。

(4)“中和”作用之一是使钒以形式存在于溶液中。“废渣2”中含有______。

(5)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：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”。

(6)“流出液”中阳离子最多的是______。

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

Answer

减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度、搅拌 、2h，，5h 、 碱 2NH4VO3V2O5+H2O↑+2NH3↑

【解析】

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逆向移动，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，以此来解答。

(1) “酸浸”时转成，反应的离子方程式为，减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度、搅拌等，可提高浸出速率，“废渣1”的主要成分是；

(2)钒的浸出率结果如图2所示。由图可知，当钒的浸出率为时，所采用的实验条件为、2h，，5h；

(3) “氧化”的目的是使VO2+变为VO2+，V元素的化合价由+4价升高为+5价，Cl元素的化合价由价降低为-1价，由电子守恒可知该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：6，则欲使3mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂至少==0.5mol；

(4) 由上述流出分析可知，“中和”步骤有2个目的，是使钒以形式存在于溶液中；沉淀、，生成Fe(OH)3、Al(OH)3；

(5)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，使OH-浓度增大，反应逆向移动提高洗脱效率；

(6)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+；

(7)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，“煅烧”中发生反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5+H2O↑+2NH3↑。