Question

【题目】以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生产硫酸的催化剂．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）“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 ．
（2）“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+ ， 则需要氧化剂KClO3至少为mol．
（3）“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 ．
（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+V4O124﹣ R4V4O12+4OH﹣（以ROH为强碱性阴离子交换树脂）．为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈性（填“酸”“碱”“中”）．
（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】
（1）V2O5+2H+=2VO2++H2O；SiO2
（2）0.5
（3）Fe（OH）3、Al（OH）3
（4）碱
（5）K+
（6）2NH4VO3 V2O5+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 ， “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）“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 ， 所以答案是：V2O5+2H+=2VO2++H2O；SiO2；
（2）3 mol的VO2+变为VO2+ ， 失去3 mol电子，1molKClO3转化成KCl得到6 mol电子。由电子守恒可知，则需要氧化剂KClO3至少为0.5mol，所以答案是：0.5；
（3）由上述流出分析可知滤渣2为Fe（OH）3、Al（OH）3 ， 所以答案是：Fe（OH）3、Al（OH）3；
（4）利用强碱性阴离子交换树脂可“离子交换”和“洗脱”，则应选择碱性条件下使用，且OH﹣浓度大反应逆向移动提高洗脱效率，所以答案是：碱；（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+ ， 所以答案是：K+；
（6）“煅烧”中发生反应的化学方程式为2NH4VO3 V2O5+H2O+2NH3↑，所以答案是：2NH4VO3 V2O5+H2O+2NH3↑．