Question

钒钛磁铁矿炼钢后剩余的尾渣中含有V₂O₃、MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂等，现从该钒渣中回收V₂O₃的工艺流程如下：

(1)滤液I的成分是NaVO₃、NaAlO₃和_________(写化学式)。

(2)检验滤渣I中是否含有Fe₂O₃的方法是_______________________________。

(3)用离子方程式表示NaAlO₂溶液具有碱性的原因：_______________________________。

(4)加入硫酸铵溶液后溶液的pH会有所降低，已知常温时氨水的电离平衡常数K_a=2×10^-5；则0.1 mol·L^-1的 (NH₄)₂SO₄溶液的PH约为__________。

(5)在沉钒操作中，选择使用(NH₄)₂SO₄比使用(NH₄)₂CO₃的沉钒效率高，其原因为______________________。

(6)NH₄VO₃和Na₂SO₄的混合液需要经过蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶和过滤等操作得到NH₄VO₃晶体，结合下图，分析为了得到较纯净的NH₄VO₃晶体和较高的晶体析出率，应选择最适宜的结晶温度，为a、b、c、d四点中______点对应的温度。

(7)最后制备V₂O₃时煅烧的温度不宜过高，当温度在1000 ℃时，偏钒酸铵(NH₄VO₃)会分解生成V₂O₃>和N₂以及其他常见的氧化物，请写出偏钒酸铵在1000 ℃时分解的化学方程式：_____________________。

Answer

Na2SiO3 将少量滤渣I溶于稀盐酸中，向溶解后的混合液中滴加KSCN溶液，若溶液变为血红色，说明滤渣中含有Fe2O3 A1O2-+2H2OAl(OH)3+OH- 5 CO32-与NH4+离子水解相互促进，导致（NH4)2CO3溶液中的c(NH4+)比（NH4）2SO4溶液中的c(NH4+)小，因此(NH4)2SO4溶液沉钒效率较高 b 6NH4VO33V2O3+ 2N2↑+2NH3↑+9H2O↑

【解析】

本题本题主要考查对于钒渣中回收V2O3的工艺流程的评价。

(1) Al2O3、SiO2溶解，滤液I的成分是NaVO3、NaAlO2和Na2SiO3。

(2)检验滤渣I中是否含有Fe2O3的方法是将少量滤渣I浓于稀盐酸中，向溶解后的混合液中滴加KSCN溶液，若溶液变为血红色，说明滤渣中含有Fe2O3。

⑶用离子方程式表示NaAlO2溶液具有碱性的原因A1O2-+2H2OAl(OH)3+OH-。

⑷0.1 mol·L-1 (NH4)2SO4溶液中，Kb==2×10-5，c()＝0.2mol·L-1，c(H+)-≈ c(NH3H2O)，可得c(H+)＝1×10-5，pH约为5。

(5)在沉钒操作中，选择使用(NH4)2SO4比使用(NH4)2CO3的沉钒效率高，其原因为CO32-与NH4+离子水解相互促进，导致（NH4)2CO3溶液中的c(NH4+)比（NH4）2SO4溶液中的c(NH4+)小，因此(NH4)2SO4溶液沉钒效率。

(6)NH4VO3的溶解度随着温度升高而增大，所以应尽可能选择低温条件。但是a点二者的溶解度一样大，适宜选择a、b、c、d四点中b点对应的温度。

(7)最后制备V2O3时煅烧的温度不宜过高，当温度在1000℃时，偏钒酸铵(NH4VO3)会分解生成V2O3>和N2以及其他常见的氧化物，偏钒酸铵在1000℃时分解的化学方程式：6NH4VO33V2O3+2N2↑+2NH3↑+9H2O↑。