Question

【題目】工業(yè)上以釩鈦磁鐵礦為原料，在煉鐵的同時(shí)還可以制備釩的最高價(jià)氧化物V2O5，其主要流程如圖：

已知：①+2H++H2O ②NH4VO3微溶于冷水，易溶于熱水，不溶于乙醇

(l)浸取過(guò)程中提高浸取率的方法______(任寫(xiě)一種)

(2)釩渣中的V2O3與CaCO3混合后在空氣中焙燒時(shí)轉(zhuǎn)化為Ca(VO3)2同時(shí)釋放出一種溫室氣體，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_____。

(3)Ca(VO3)2難溶于水但能溶于稀硫酸，試用平衡移動(dòng)原理分析其原因_____，浸出液中含釩物質(zhì)的化學(xué)式為_________。

(4)過(guò)濾后用乙醇代替水來(lái)洗滌沉淀的原因是______。

(5)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)，若浸出液中c()=0.1molL-1，為使釩元素的沉降率達(dá)到98%，至少應(yīng)調(diào)節(jié)c()為_____molL-1[已知Ksp(NH4VO3)=1.6×10-3]

(6)煅燒NH4VO3時(shí)，固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線(xiàn)如圖所示。加熱到200℃時(shí)，得到的固體物質(zhì)化學(xué)式為_____。

Answer 1

【答案】粉碎/加熱/攪拌/適當(dāng)提高硫酸濃度 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)正向移動(dòng)，Ca(VO3)2溶解 (VO2)2SO4 NH4VO3不溶于乙醇，減少損失 0.8 HVO3

【解析】

釩鈦磁鐵礦高溫煅燒得到鐵水和釩渣，釩渣中的V2O3與CaCO3混合后在空氣中焙燒時(shí)轉(zhuǎn)化為Ca(VO3)2，根據(jù)元素守恒可知同時(shí)得到CO2；Ca(VO3)2懸濁液中存在沉淀溶解平衡Ca(VO3)2(s)Ca2+(aq)+(aq)正向移動(dòng)，加入硫酸使+2H++H2O平衡正向移動(dòng)，得到含的溶液，溶液中加入碳酸氫銨溶液得到NH4VO3沉淀，過(guò)濾洗滌干燥后高溫煅燒得到V2O5。

(1)粉碎、加熱、攪拌、適當(dāng)提高硫酸濃度都可以提高浸取率；

(2)根據(jù)元素守恒可知該溫室氣體應(yīng)為CO2，化學(xué)方程式為V2O3+O2+CaCO3Ca(VO3)2+CO2；

(3)根據(jù)題目信息可知，加入硫酸可使+2H++H2O平衡正向移動(dòng)，c()降低，Ca(VO3)2溶解平衡Ca(VO3)2(s)Ca2+(aq)+(aq)正向移動(dòng)，Ca(VO3)2溶解；浸出液中V元素存在形式為，溶液中的陰離子為硫酸根，所以含釩物質(zhì)的化學(xué)式為(VO2)2SO4；

(4)根據(jù)題目信息可知NH4VO3不溶于乙醇，所以用乙醇洗滌可以減少溶解損耗；

(5)浸出液中c()=0.1molL-1，沉淀率達(dá)到98%時(shí)，溶液中c()=0.1molL-1×(1-98%)=0.002mol/L，則c()==0.8 molL-1；

(6)銨鹽不穩(wěn)定受熱易分解，根據(jù)最終產(chǎn)物V2O5可知分解過(guò)程不是氧化還原過(guò)程，所以NH4VO3受熱分解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生NH3，1.17gNH4VO3的物質(zhì)的量為=0.01mol，根據(jù)元素守恒可知加熱分解過(guò)程可以產(chǎn)生0.01mol氨氣，加熱到200℃時(shí)，固體減少的質(zhì)量為0.17g，剛好是0.01molNH3，所以該段發(fā)生的反應(yīng)為NH4VO3NH3↑+HVO3，此時(shí)剩余的固體物質(zhì)為HVO3。