Question

【題目】釩及其化合物在工業(yè)上有許多用途。某釩精礦的主要成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下表：

物質(zhì)	V2O5	V2O3	K2O	SiO2	Fe2O3	Al2O3
質(zhì)量分?jǐn)?shù)%	0.81	1.70	2.11	63.91	5.86	12.51

一種從該釩精礦中提取五氧化二釩的流程如下：

回答下列問(wèn)題：

(1)“酸浸、氧化”時(shí)，V2O3轉(zhuǎn)化為VO2+，反應(yīng)的離子方程式為____________________________________；若用濃鹽酸代替硫酸，V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，同時(shí)生成有毒的黃綠色氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________。

(2)萃取劑對(duì)四價(jià)釩具有高選擇性，且萃取Fe3+而不萃取Fe2+，所以萃取前可用____________（填名稱(chēng)，下同）對(duì)浸出液進(jìn)行“還原”處理。為檢驗(yàn)“還原”后的濾液中是否含有Fe3+，可選用的化學(xué)試劑是____________________。

(3)“溶劑萃取與反萃取”可表示為：VO2+ + (HR2PO4)2(O)VO(R2PO4)2(O)+ 2H+。其中(HR2PO4)2(O)為萃取劑，為了提高VO2+的產(chǎn)率，反萃取劑應(yīng)該呈 __________性（填“酸”“堿”或“中”）。

(4)“氧化”中，欲使3molVO2+變?yōu)?/span>VO2+，則需要氧化劑NaClO3至少為____________mol。

(5)單質(zhì)釩可用于制造特種合金鋼。以五氧化二釩和金屬鈣為原料在高溫條件下可制備單質(zhì)釩，表示制備過(guò)程的化學(xué)方程式為________________________________________。

Answer 1

【答案】2V2O3+8H++O2=4VO2++4H2O V2O5+6HCl（濃）=2VOCl2+Cl2+3H2O 鐵粉 硫氰酸鉀溶液 酸 0.5 V2O5+5Ca2V+5CaO

【解析】

釩精礦經(jīng)硫酸酸浸、氧氣氧化得到濾液和廢渣，濾液中主要陽(yáng)離子有VO2+、VO2+、Fe3+、K+、Al3+，濾渣主要為SiO2；萃取劑對(duì)四價(jià)釩具有高選擇性，且萃取Fe3+而不萃取Fe2+，所以萃取前可用鐵粉將鐵離子還原成亞鐵離子，同時(shí)也將VO2+還原成VO2+，再經(jīng)“溶劑萃取與反萃取”得到含VO2+的溶液，然后利用NaClO3將VO2+氧化成VO2+，加入氨水得到NH4VO3沉淀，煅燒得到五氧化二釩。

(1)“酸浸、氧化”時(shí)，V2O3轉(zhuǎn)化為VO2+，該過(guò)程中氧氣做氧化劑，V2O3為還原劑，結(jié)合電子守恒和元素守恒可得方程式為2V2O3+8H++O2=4VO2++4H2O；濃鹽酸為還原性酸，V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，同時(shí)將鹽酸氧化成氯氣，結(jié)合電子守恒和元素守恒可知方程為V2O5+6HCl(濃)=2VOCl2+Cl2+3H2O；

(2)根據(jù)分析可知萃取前可用鐵粉對(duì)浸出液進(jìn)行“還原”處理；鐵離子與硫氰酸鉀溶液反應(yīng)呈紅色，可用硫氰酸鉀溶液檢驗(yàn)是否含有鐵離子；

(3)為了提高VO2+的產(chǎn)率需要平衡左移，則需要溶液中有大量氫離子，所以反萃取劑應(yīng)呈酸性；

(4)VO2+變?yōu)?/span>VO2+，化合價(jià)升高1價(jià)，則使3molVO2+變?yōu)?/span>VO2+需要轉(zhuǎn)移3mol電子，氧化劑NaClO3被還原成Cl-，化合價(jià)降低6價(jià)，所以轉(zhuǎn)移3mol電子需要0.5molNaClO3；

(5)該過(guò)程中高溫條件下鈣還原五氧化二釩得到單質(zhì)釩，方程式為V2O5+5Ca2V+5CaO。