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，其主要流程如图：

已知：①+2H⁺+H₂O  ②NH₄VO₃微溶于冷水，易溶于热水，不溶于乙醇

(l)浸取过程中提高浸取率的方法______(任写一种)

(2)钒渣中的V₂O₃与CaCO₃混合后在空气中焙烧时转化为Ca(VO₃)₂同时释放出一种温室气体，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)过滤后用乙醇代替水来洗涤沉淀的原因是______。

(5)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH₄VO₃)，若浸出液中c()=0.1mol•L^-1，为使钒元素的沉降率达到98%，至少应调节c()为_____mol•L^-1[已知K_sp(NH₄VO₃)=1.6×10^-3]

(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_____。

Answer

粉碎/加热/搅拌/适当提高硫酸浓度 V2O3+O2+CaCO3Ca(VO3)2+CO2 加入硫酸使+2H+⇌+H2O中c()降低，Ca(VO3)2溶解平衡Ca(VO3)2(s) ⇌Ca2+(aq)+(aq)正向移动，Ca(VO3)2溶解 (VO2)2SO4 NH4VO3不溶于乙醇，减少损失 0.8 HVO3

【解析】

钒钛磁铁矿高温煅烧得到铁水和钒渣，钒渣中的V2O3与CaCO3混合后在空气中焙烧时转化为Ca(VO3)2，根据元素守恒可知同时得到CO2；Ca(VO3)2悬浊液中存在沉淀溶解平衡Ca(VO3)2(s)⇌Ca2+(aq)+(aq)正向移动，加入硫酸使+2H+⇌+H2O平衡正向移动，得到含的溶液，溶液中加入碳酸氢铵溶液得到NH4VO3沉淀，过滤洗涤干燥后高温煅烧得到V2O5。

(1)粉碎、加热、搅拌、适当提高硫酸浓度都可以提高浸取率；

(2)根据元素守恒可知该温室气体应为CO2，化学方程式为V2O3+O2+CaCO3Ca(VO3)2+CO2；

(3)根据题目信息可知，加入硫酸可使+2H+⇌+H2O平衡正向移动，c()降低，Ca(VO3)2溶解平衡Ca(VO3)2(s)⇌Ca2+(aq)+(aq)正向移动，Ca(VO3)2溶解；浸出液中V元素存在形式为，溶液中的阴离子为硫酸根，所以含钒物质的化学式为(VO2)2SO4；

(4)根据题目信息可知NH4VO3不溶于乙醇，所以用乙醇洗涤可以减少溶解损耗；

(5)浸出液中c()=0.1mol•L-1，沉淀率达到98%时，溶液中c()=0.1mol•L-1×(1-98%)=0.002mol/L，则c()==0.8 mol•L-1；

(6)铵盐不稳定受热易分解，根据最终产物V2O5可知分解过程不是氧化还原过程，所以NH4VO3受热分解过程中会产生NH3，1.17gNH4VO3的物质的量为=0.01mol，根据元素守恒可知加热分解过程可以产生0.01mol氨气，加热到200℃时，固体减少的质量为0.17g，刚好是0.01molNH3，所以该段发生的反应为NH4VO3NH3↑+HVO3，此时剩余的固体物质为HVO3。