Question

随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金维生素”。工业上回收废钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄、K₂SO₄、SiO₂）中钒的主要流程如下：

已知：（1）V₂O₅和NH₄VO₃均为难溶物，VOSO₄和(VO₂)₂SO₄均为易溶物。

（2） 2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺ = 2VO²⁺ + 2CO₂↑+ 2H₂O

回答下列问题：

（1）步骤①前，粉碎的目的是_________________________。

（2）步骤②中发生反应的离子方程式为__________________________。

（3）步骤③的变化过程可简化为(HA表示有机萃取剂)：

VOSO₄ (水层)+ 2HA（有机层）VOA₂(有机层）+ H₂SO₄(水层)，则步骤④中可选择硫酸作反萃取的原因是_____________。

（4）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定(VO₂)₂SO₄溶液，以测定操作⑤后溶液中含钒量的步骤为：取10.0mL0.1mol/LH₂C₂O₄溶液于锥形瓶中，加入指标剂，将待测液盛放在滴定管中，滴定到终点时，消耗待测液的体积为10.0mL，由此可知(VO₂)₂SO₄溶液钒元素的含量为_________g/L。

（5）V₂O₅可用金属(如Ca、Al)热还原法获得钒，则金属铝热还原制得钒的化学方程式为_______________。

Answer

（1）增大固液接触面积，加快浸出速率，提高浸出率（2分）

（2）V2O5+ SO32－+4H+=2VO2+ + SO42－+2H2O（2分）

（3）加入硫酸，可使平衡向左进行，使VOSO4进入水层；（2分）

（4）10.2g/L （2分）

（5）3V2O5+10Al6V+5Al2O3（2分）

【解析】

试题分析：（1）粉碎固体反应物，可以增大固液接触面积，加快浸出速率，提高浸出率。

（2）亚硫酸根具有还原性，酸性条件下，能被五氧化二钒氧化生成硫酸根离子，离子反应方程式为：V2O5+ SO32－+4H+=2VO2+ + SO42－+2H2O

（3）加入H2SO4，H2SO4浓度增大，步骤③化学平衡向向左移动，使VOSO4进入水层。

（4）根据题目所给信息：2VO2+ ~ H2C2O4，可知(VO2)2SO4溶液钒元素的含量为：0.1mol/L×0.01L×2×51g/mol÷0.01L= 10.2g/L。

（5）铝与五氧化二钒反应生成钒与氧化铝，化学方程式为：3V2O5+10Al6V+5Al2O3

考点：本题考查化学工艺流程的分析、方程式的书写、化学计算。