Question

【题目】以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：

物质	V2O5	V2O4	K2SO4	SiO2	Fe2O3	Al2O3
质量分数/%	2.2~2.9	2.8~3.1	22~28	60~65	1~2	<1

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

（1）五氧化二钒是一种催化剂，可将SO2转化为SO3，请写出该反应的化学方程式____________。

（2）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为_________________________，同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是_____________。

（3）“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为______mol。

（4）“中和”作用之一是使钒以V4O124—形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_______。

（5）“流出液”中阳离子最多的是________。

（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________。

Answer 1

【答案】 2SO2+O2 2SO3 V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O SiO2 0.5 Fe(OH)3、Al(OH)3 K＋ 2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑

【解析】从废钒催化剂中回收V2O5，由流程可知，“酸浸”时V2O5转化为VO2+，V2O4转成VO2+，氧化铁、氧化铝均转化为金属阳离子，只有SiO2不溶，则过滤得到的滤渣1为SiO2，然后加氧化剂KClO3，将VO2+变为VO2+，再加KOH时，铁离子、铝离子转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，同时中和硫酸，过滤得到的滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3，同时使钒以V4O124—形式存在于溶液中，“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+V4O124-R4V4O12+4OH-，由ROH为强碱性阴离子交换树脂可知，碱性条件下利用反应正向移动，流出液中主要为硫酸钾，“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，“煅烧”时分解生成V2O5。

(1)五氧化二钒是一种催化剂，可将SO2转化为SO3，反应的化学方程式为2SO2+O2 2SO3，故答案为：2SO2+O2 2SO3；

(2)“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为V2O5+2H+=2VO2++H2O，由上述分析可知滤渣1为SiO2，故答案为：V2O5+2H+=2VO2++H2O；SiO2；

(3)“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+，由电子守恒可知，则需要氧化剂KClO3至少为=0.5mol，故答案为：0.5；

(4)由上述流出分析可知滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3，故答案为：Fe(OH)3、Al(OH)3；

(5)由上述分析可知，流出液中主要为硫酸钾，则“流出液”中阳离子最多的是K+，故答案为：K+；

(6)“煅烧”中发生反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5+H2O↑+2NH3↑，故答案为：2NH4VO3V2O5+H2O↑+2NH3↑。