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【题目】为回收利用废钒催化剂(含有V205V0S04及不溶性残渣),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺主要流程如下

部分含钒物质常温在水中的溶解性如下:

回答下列问题:

(1)废钒催化剂,粉碎的目的是 V0S04溶液水解显酸性,离子方程式为

(2)工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热法,该反应的化学方程式为 引发铝热反应的操作是在纸漏斗中加入铝热剂后,再

(3)为了提高钒的浸出率,反应Na2SO3酸酸浸使催化剂中的V2O5转变成可溶于水的V0S04与水浸液合并再通过反应KClO3氧化,使+4价的V氧化成易溶于水的(VO2)2SO4反应的离子方程式为

(4)该工艺中反应的沉淀率是回收钒的关键之一,该步反应的离子方程式为

(5)已知常温NH4VO3溶解度0.468g/100g,则NH4VO3的溶度积常数 (已知V的相对原子质量为51)。

【答案】(1)充分接触加快溶解VO2++2H2OVO(OH)2+2H+(VO2++3H2OV(OH)4+2H+

(2)10Al+3V2O55Al2O5+6V铺上氯酸钾插入镁条点燃镁条

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

(4)NH4++VO3-NH4VO3(5)1.6×10-3

【解析】

试题分析:(1)废钒催化剂,粉碎的目的是增大反应物的接触面积,加快溶解;VOSO4溶液水解显酸性,离子方程式为VO2++2H2OVO(OH)2+2H+

(2)工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热法,该反应的化学方程式为10Al+3V2O55Al2O5+6V引发铝热反应的操作是在纸漏斗中加入铝热剂后,再铺上氯酸钾插入镁条点燃镁条

(3)为了提高钒的浸出率,反应用Na2SO3酸酸浸使催化剂中的V2O5转变成可溶于水的VOSO4反应的离子方程式为V2O5+SO32-+4H+=2VO2++SO42-+2H2O

(4)该工艺中反应的沉淀率是回收钒的关键之一该步反应的离子方程式为NH4++VO3-NH4VO3

(5)已知常温NH4VO3溶解度0.468g/100g即0.1L溶液中含有0.468g÷117g/mol=0.004mol,因此浓度0.004mol÷0.1L=0.04mol/LNH4VO3的溶度积常数Ksp=c(NH4+)·c(VO3-)=0.04×0.041.6×10-3

练习册系列答案
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<查阅资料>Cl2与KOH溶液在20以下反应生成KClO,在较高温度下则生成KClO3

K2FeO4易溶于水微溶于浓KOH溶液,在05的强碱性溶液中较稳定。

(1)仪器a的名称: ;装置C中三颈瓶置于冰水浴中的目的是

(2)装置B吸收的气体是 ,装置D的作用是

(3)C中得到足量KClO后,将三颈瓶上的导管取下,依次加入KOH溶液、Fe(NO3)3溶液,水浴控制反应温度为25,搅拌1.5 h,溶液变为紫红色(含K2FeO4),该反应的离子方程式为 。再加入饱和KOH溶液,析出紫黑色晶体,过滤,得到K2FeO4粗产品。

(4)K2FeO4粗产品含有Fe(OH)3、KCl等杂质,其提纯步骤为:

将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol/L KOH溶液中。

过滤。

搅拌、静置、过滤,用乙醇洗涤2~3次。

在真空干燥箱中干燥。

(5)称取提纯后的K2FeO4样品0.2200 g于烧杯中,加入强碱性亚铬酸盐溶液,反应后再加稀硫酸调节溶液呈强酸性,配成250 mL溶液,取出25.00 mL放入锥形瓶,用0.01000 mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定至终点,重复操作2平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液30.00 mL。涉及主要反应为

Cr(OH)4+FeO42 Fe(OH)3↓+CrO42+OH

2CrO42+2H+ Cr2O72H2O

Cr2O72+6Fe2++14H+ 6Fe3++2Cr3++7H2O

则该K2FeO4样品的纯度为

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