Question

工业上以钒钛磁铁矿为原料，在炼铁的同时还可以制备钒的最高价氧化物V₂O₅，其主要流程如下：

已知：①VO₃^-+2H⁺VO₂⁺+H₂O

②NH₄VO₃微溶于冷水，易溶于热水，不溶于乙醇

（1）高炉炼铁应用的冶炼方法是____（填标号）

A.热分解法     B．热还原法    C．电解法

（2）钒渣中的V₂O₃在焙烧时转化为Ca(VO₃)₂，写出该反应的化学方程式__。

（3）Ca(VO₃)₂难溶于水但能溶于稀硫酸，试用平衡移动原理分析其原因_，浸出液中含钒物质的化学式为___。

（4）沉钒过程有气体生成，其反应的离子方程式为__。

（5）过滤后用乙醇代替水来洗涤沉淀的原因是__。

（6）煅烧NH₄VO₃时，固体质量随温度变化的曲线如图所示。加热到200℃时，得到的固体物质化学式为__，300～350℃放出的气态物质化学式为__。

Answer

B V2O3+O2+CaCO3Ca(VO3)2+CO2 加入硫酸使VO3-+2H+VO2++H2O中c(VO3-)降低，Ca(VO3)2溶解平衡Ca(VO3)2(s)Ca2+(aq)+VO3-(aq)正向移动，Ca(VO3)2溶解 (VO2)2SO4 NH4++2HCO3-+VO2+=NH4VO3↓+2CO2↑+H2O NH4VO3不溶于乙醇，减少损失 HVO3 H2O

【解析】

（1）从高炉炼铁的反应解答；

（2）钒渣中的V2O3在焙烧时转化为Ca(VO3)2，可看到钒元素化合价升高了，找氧化剂并用氧化还原反应原理来书写该反应的化学方程式；

（3）Ca(VO3)2难溶于水但能溶于稀硫酸，试用平衡移动原理分析；找到浸出液中含钒的微粒，即可写出物质的化学式；

（4）分析浸出液中含钒微粒与碳酸氢铵之间的反应，结合沉钒过程有气体生成来书写其反应的离子方程式；

（5）比较乙醇、水分别作洗涤剂洗涤沉淀优劣，就可找出原因；

（6）由图示数据等信息、结合物质的性质计算求解；

（1）高炉炼铁的主要原理是Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，因此应用的冶炼方法是热还原法；答案为：B；

（2）钒渣中的V2O3在焙烧时转化为Ca(VO3)2，可看到钒元素化合价升高了，但是焙烧时加入CaCO3并不是氧化剂，真正的氧化剂是氧气，故该反应的化学方程式为V2O3+O2+CaCO3Ca(VO3)2+CO2；答案为：V2O3+O2+CaCO3Ca(VO3)2+CO2；

（3）Ca(VO3)2难溶于水，则存在溶解平衡：，又有信息知，故可推知Ca(VO3)2难溶于水但能溶于稀硫酸，氢离子浓度增大，向右移动，浓度减小，向右移动；

答案为：加入硫酸，中c(VO3-)降低，Ca(VO3)2溶解平衡Ca(VO3)2(s)Ca2+(aq)+VO3-(aq)正向移动，Ca(VO3)2溶解；上述平衡移动的结果，浸出液中含钒粒子主要为，则含钒物质的化学式为(VO2)2SO4；答案为：(VO2)2SO4；

（4）浸出液中含钒粒子主要为，加入碳酸氢铵通过反应沉钒，沉钒过程有气体生成，气体只能是CO2，沉钒结果得到NH4VO3；可以看到加入碳酸氢铵，碳酸氢根消耗氢离子使平衡向左移动，浓度减小，以及与铵根离子产生沉淀可使反应持续进行，故沉钒过程的离子方程式为NH4++2HCO3-+VO2+=NH4VO3↓+2CO2↑+H2O；答案为：NH4++2HCO3-+VO2+=NH4VO3↓+2CO2↑+H2O；

（5）题给信息②NH4VO3微溶于冷水，易溶于热水，不溶于乙醇，因此过滤后用乙醇代替水来洗涤沉淀的原因是NH4VO3不溶于乙醇，减少损失；答案为：NH4VO3不溶于乙醇，减少损失；

（6）煅烧NH4VO3时，固体质量随温度变化的曲线如图所示。加热到200℃时，质量减少0.17g，所以0.01molNH4VO3，生成气体为氨气0.01mol，发生NH4VO3NH3↑+HVO3，失去的是氨气，得到的是HVO3；答案为：HVO3；

加热到350℃时固体质量减少0.09g，失去0.005molH2O，发生的反应2HVO3H2O+V2O5；答案为：H2O。