Question

4．用離子交換法從廢釩催化劑（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性殘渣）中回收釩工藝的主要流程如圖1：

部分含釩物質(zhì)在水中的溶解性如表：

物質(zhì)	VOSO4	V2O5	NH4VO3	（VO2）2SO4
溶解性	可溶	難溶	難溶	易溶

回答下列問題：
（1）濾液中含釩的主要成分為VOSO₄ （填化學(xué)式）．
（2）反應(yīng)①的離子方程式為V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺═VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O
（3）反應(yīng)②中1mo1KClO₃參加反應(yīng)，電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目為6mol
（4）反應(yīng)③的離子方程為NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓，該反應(yīng)沉釩率的高低除受溶液pH影響外，還需要控制溫度．根據(jù)圖2判斷最佳溫度為80℃
（5）工業(yè)由V₂O₅，冶煉金屬釩常用鋁熱劑法，該反應(yīng)的化學(xué)方程為3V₂O₅+10Al $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6V+5Al₂O₃．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)廢釩催化劑的組成及表中數(shù)據(jù)判斷濾液主要成分；
（2）由題意和流程圖可知反應(yīng)①的目的，將V₂O₅ 轉(zhuǎn)化為可溶性的VOSO₄，便于分離提純；
（3）KClO₃為氧化劑，可被還原生成氯離子；
（4）該工藝中反應(yīng)③的沉淀率（又稱沉釩率）是回收釩的關(guān)鍵之一，銨根離子和VO₃^-反應(yīng)生成難溶性的NH₄VO₃；
（5）鋁與五氧化二釩反應(yīng)生成釩與氧化鋁．

解答 解：（1）廢釩催化劑中含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性殘渣，由于V₂O₅為難溶物，所以濾液中含釩的主要成分為VOSO₄，
故答案為：VOSO₄ ；
（2）反應(yīng)①的目的是把難溶的五氧化二釩還原為溶于水的VOSO₄，該反應(yīng)的離子方程式為：V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺═VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺═VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O；
（3）KClO₃為氧化劑，化合價由+5價降低到-1價，則1mo1KClO₃參加反應(yīng)，電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目為6mol，故答案為：6mol；
（4）該工藝中反應(yīng)③的沉淀率（又稱沉釩率）是回收釩的關(guān)鍵之一，銨根離子和VO₃^-反應(yīng)生成難溶性的NH₄VO₃，根據(jù)NH₄VO₃難溶于水，利用復(fù)分解反應(yīng)沉淀VO₃^-，離子方程式為：NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓，根據(jù)圖2判斷最佳溫度為沉淀率最高的，應(yīng)為80℃．
故答案為：NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓；80℃；
（5）鋁與五氧化二釩反應(yīng)生成釩與氧化鋁，反應(yīng)方程式為3V₂O₅+10Al $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6V+5Al₂O₃，故答案為：3V₂O₅+10Al $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6V+5Al₂O₃．

點評 本題考查了金屬的回收與資源保護(hù)、鋁熱反應(yīng)原理等知識，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析、實驗?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等，正確分析、理解工業(yè)流程是解題關(guān)鍵，注意明確鋁熱反應(yīng)原理．