Question

利用钒钛磁铁矿冶炼后产生的钒渣（主要含FeO·V₂O₃、Al₂O₃、SiO₂及少量可溶性磷酸盐）生产V₂O₅的工艺流程如下，回答下列问题：

已知：①V₂O₅、Al₂O₃、SiO₂可与Na₂CO₃、NaCl组成的混合钠盐在高温下反应，并转化为NaVO₃、NaAlO₂、Na₂SiO₃等可溶性钠盐。

②AlO+4H⁺=Al³⁺+2H₂O。

（1）焙烧Ⅰ包括氧化和钠化成盐两个过程，氧化的目的是获得V₂O₅，写出氧化过程中FeO·V₂O₃发生反应的化学方程式________；废渣Ⅰ的主要成分是________；精制Ⅰ中加盐酸调pH的主要作用是________，加入NH₃·H₂O后发生反应的离子方程式为________。

（2）精制Ⅱ中加入CaCl₂溶液除去磷酸盐，pH过小时影响除磷效果的原因是________；pH过大时，沉淀量增大的原因是________。

（3）沉钒所得NH₄VO₃沉淀需进行洗涤，洗涤时除去的阴离子主要是________。NH₄VO₃在500℃时焙烧脱氨制得产品V₂O₅，反应方程式为2NH₄VO₃V₂O₅+H₂O↑+2NH₃↑。但脱氨过程中，部分V₂O₅会转化成V₂O₄，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3:2，该反应的化学方程式为________。

Answer

4FeO·V2O3 + 5O2 2Fe2O3 + 4V2O5 Fe2O3 [或Fe(OH)3] 除Si并转化AlO2-写“除Si”即得分） Al3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓ + 3NH H+ + NH3·H2O = H2O + NH（写出第一个离子方程式即得分） 形成溶解度较大的酸式盐（或形成溶解度较大的磷酸氢钙和/或磷酸二氢钙） 产生了Ca(OH)2沉淀 Cl－ 3V2O5 + 2NH33V2O4 + N2 + 3H2O

【解析】

氧化过程FeO·V2O3生成对应的金属氧化物Fe2O3和V2O5；经过氧化和钠化后，V2O5、Al2O3、SiO2均转化为可溶性盐，Fe2O3[或Fe(OH)3]成为滤渣；精制Ⅰ中加盐酸调pH为了和SiO32-反应生成硅酸沉淀，将AlO2-转化为Al3+；加入NH3·H2O后与Al3+发生反应生成Al(OH)3沉淀；精制Ⅱ中加入CaCl2溶液生成磷酸钙沉淀，除去磷酸盐，沉钒时加入试剂NH4Cl，所得NH4VO3沉淀，焙烧得到产品，据此分析。

（1）氧化过程FeO·V2O3生成对应的金属氧化物Fe2O3和V2O5，化学方程式为：4FeO·V2O3 + 5O22Fe2O3 + 4V2O5；经过氧化和钠化后，V2O5、Al2O3、SiO2均转化为可溶性盐，Fe2O3 [或Fe(OH)3]成为滤渣；精制Ⅰ中加盐酸调pH为了和SiO32-反应生成硅酸沉淀，将AlO2-转化为Al3+；加入NH3·H2O后与Al3+发生反应生成Al(OH)3沉淀，还可以中和酸，反应方程式为：、，故答案为：4FeO·V2O3 + 5O2 2Fe2O3 + 4V2O5；Fe2O3 [或Fe(OH)3]；除Si并转化AlO2-(写“除Si”即得分)；，（写出第一个离子方程式即得分）；

（2）精制Ⅱ中加入CaCl2溶液生成磷酸钙沉淀，除去磷酸盐，pH过小时形成溶解度较大的酸式盐；pH过大时易形成Ca(OH)2沉淀，故答案为：形成溶解度较大的酸式盐（或形成溶解度较大的磷酸氢钙和/或磷酸二氢钙）；产生了Ca(OH)2沉淀；

（3）沉钒时加入试剂NH4Cl，因此所得NH4VO3沉淀含有阴离子主要为Cl-；脱氨过程中，部分V2O5会转化成V2O4，且反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3:2，则V2O5为氧化剂，NH3为还原剂，还原产物为V2O4，氧化产物为N2，则氧化还原方程式为：3V2O5 + 2NH3 3V2O4 + N2 + 3H2O，故答案为：Cl－；3V2O5 + 2NH3 3V2O4 + N2 + 3H2O。