题目内容
【题目】为回收利用废钒催化剂(含有V205、V0S04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:
部分含钒物质常温时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①用Na2SO3和硫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②用KClO3氧化,使+4价的V氧化成易溶于水的(VO2)2SO4反应①的离子方程式为
(4)该工艺中反应③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)已知常温下NH4VO3的溶解度为0.468g/100g水,则NH4VO3的溶度积常数约为 (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+(或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①用Na2SO3和硫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③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)已知常温下NH4VO3的溶解度为0.468g/100g水,即0.1L溶液中含有0.468g÷117g/mol=0.004mol,因此浓度是0.004mol÷0.1L=0.04mol/L,则NH4VO3的溶度积常数Ksp=c(NH4+)·c(VO3-)=0.04×0.04=1.6×10-3。