Question

【題目】從廢釩催化劑中回收釩，既能避免對環(huán)境的污染，又能節(jié)約寶貴的資源。回收工藝流程如下：

已知：①廢釩催化劑中含有K2SO4、V2O5、V2O4、SiO2、Fe2O3、Al2O3等。

②“酸浸”時V2O5和V2O4先與稀H2SO4反應(yīng)分別生成和VO2+。

③有機萃取劑萃取VO2+的能力比萃取的能力強。

④溶液中與可相互轉(zhuǎn)化：。

(1)為了提高“酸浸”效率可采取得措施為______________________。

(2)“酸浸”時加入FeSO4目的是___________，FeSO4參與反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。

(3)“濾渣2”的成分為______________；“操作1”的名稱為_______________。

(4)在“氧化”步驟中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的質(zhì)量之比為1：6，反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________。

(5)t℃時，“氧化”后溶液中c()=0．1mol／L，假設(shè)“沉釩”步驟中全部轉(zhuǎn)化，并生成NH4VO3沉淀，為使沉釩效率達到95％．則此時溶液中c()≥______________。[已知t℃時Ksp(NH4VO3)=2．0×10－3，反應(yīng)前后溶液的體積變化忽略不計]

(6)取“煅燒”后的V2O5樣品m g進行測定，加入足量稀硫酸充分反應(yīng)后，配成250mL溶液。取該溶液25．00mL用bmol／L草酸溶液進行滴定，消耗草酸溶液cmL。則V2O5樣品中釩的質(zhì)量分數(shù)=_________％，樣品的純度≤___________％，樣品的純度小于該數(shù)值可能的原因是____________________________。(已知：①V2O5+2H+=2+H2O ②2+H2C2O4+2H+=2VO2+2CO2↑+2H2O)

Answer 1

【答案】升高酸浸溫度和粉碎原料 使轉(zhuǎn)化為VO2+ (VO2)2SO4+2FeSO4+2H2SO4=2VOSO4+Fe2(SO4)3+2H2O Fe(OH)3、Al(OH)3 蒸發(fā)結(jié)晶 3H2O++6VO2+=6+Cl－+6H+ 0.4mol／L 樣品中含有NH4VO3

【解析】

從廢釩催化劑中回收V2O5，由流程可知，“酸浸”時V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，V2O4轉(zhuǎn)成VO2+．氧化鐵、氧化鋁均轉(zhuǎn)化為金屬陽離子，只有SiO2不溶，則過濾得到的濾渣1為SiO2，然后加氧化劑H2O2，將VO2+變?yōu)?/span>VO2+，再加KOH時，鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，同時中和硫酸，過濾得到的濾渣2為Fe（OH）3、Al（OH）3，萃取后水相1流出液中主要為硫酸鉀，“沉釩”得到偏釩酸銨（NH4VO3）沉淀，“煅燒”時分解生成V2O5。

(1) 酸浸”時V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，為了提高“酸浸”效率可采取得措施為升高酸浸溫度和粉碎原料。

(2)亞鐵離子具有還原性，“酸浸”時加入FeSO4目的是使轉(zhuǎn)化為VO2+，FeSO4參與反應(yīng)的化學(xué)方程式為(VO2)2SO4+2FeSO4+2H2SO4=2VOSO4+Fe2(SO4)3+2H2O。

(3) 根據(jù)圖示，加KOH時，鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，同時中和硫酸，“濾渣2”的成分為Fe(OH)3、Al(OH)3；硫酸鉀受熱穩(wěn)定，“操作1”的名稱為蒸發(fā)結(jié)晶。

(4)在“氧化”步驟中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的質(zhì)量之比為1：6，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，氧化劑為氯化鉀，還原劑為VO2+，反應(yīng)的離子方程式為3H2O++6VO2+=6+Cl－+6H+。

(5)t℃時，“氧化”后溶液中c()=0．1mol／L，假設(shè)“沉釩”步驟中全部轉(zhuǎn)化，化合價不變，c()=0．1mol／L，為使沉釩效率達到95％，則溶液中此時c()≤0．005mol／L ，即c()≥0.4mol／L。

(6)取“煅燒”后的V2O5樣品m g進行測定，加入足量稀硫酸充分反應(yīng)后，V2O5+2H+=2+H2O，配成250mL溶液，取該溶液25.00mL用bmol／L草酸溶液進行滴定，消耗草酸溶液cmL，滴定過程中涉及的反應(yīng)方程為2+H2C2O4+2H+=2VO2+2CO2↑+2H2O，則滴定過程消耗的c(VO2+)=2bc×10-3mol，即五氧化二釩的物質(zhì)的量為bc×10-3mol ，V2O5樣品中釩的質(zhì)量分數(shù)=%，樣品的純度≤%，樣品的純度小于該數(shù)值可能的原因是樣品中含有NH4VO3。