题目内容

【题目】以硅藻土(主要成分为SiO2,含有少量的Fe2O3Al2O3) 为载体的V2O5-K2SO4常用作接触法制硫酸的催化剂。以下是一种废钒催化剂综合回收利用的工艺路线。

已知: 废钒催化剂中钒元素主要以VOSO4V2O5形式存在;

V2O5是两性氧化物,不溶于水,溶于酸生成VO2+,溶于碱生成VO3-;

VOSO4是强电解质,溶于水电离出VO2+

回答下列问题:

1VOSO4V 元素的化合价为___________

2滤渣酸溶后加入的最佳试剂X _________

aNaClO bNa2SO3cK2SO3dK2S

3从滤液中得到产品K2SO4的操作为_________。滤渣除含有V2O2(OH)4,还含有_________

4若滤液c(VO3-)=0.1mol·L-1,为使钒元素的沉淀率达到98%,至少应调节c(NH4+)_________[Ksp(NH4VO3)=1.6×10-3]

5焙烧时通入足量的空气,反应后的尾气可以直接排放。该反应的化学方程式为____________

6V2O5纯度测定原理: 称取V2O5产品ag,先加入硫酸将V2O5转化为VO2+,再加入V1 mLc1mol·L-1(NH4) 2Fe(SO4) 2溶液将VO2+ 化为VO2+, c2mol·L-1KMnO4 溶液滴定过量的(NH4)2Fe(SO4)2至终点,消耗KMnO4溶液V2mL。假设杂质不参与反应,实验测得某V2O5产品的纯度为91%,则理论上加入(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积V1至少_________mL (用相关字母表示)

【答案】 +4 c 蒸发、浓缩、结晶 Al(OH)3Fe(OH)2 Fe(OH)3 0.8 mol·L-1 4NH4VO3+3O2 2V2O5+2N2 +8H2O 10a/c1

【解析】本题主要考查对于废钒催化剂综合回收利用的工艺路线的评价。

1VOSO4V元素的化合价为+4

2滤渣①酸溶后加入XVO2+还原为VOSO4,加入的最佳试剂XcaNaClO具有强氧化性,不符合题意;bNa2SO3带来杂质离子Na+cK2SO3 符合题意;dK2S产生杂质固体S。故选c

3)从滤液③中得到产品K2SO4的操作为蒸发、浓缩、结晶。滤渣③除含有V2O2(OH)4还含有Al(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3

4若滤液⑤中c(VO3-)=0.1mol·L-1使钒元素的沉淀率达到98%,此时滤液中c(VO3-)=0.002mol·L-1,至少应调节c(NH4+)=Ksp(NH4VO3)/c(VO3-)=1.6×10-3/0.002mol·L-1=0.8mol·L-1

5焙烧时产生无污染气体N2和水蒸气,该反应的化学方程式为4NH4VO3+3O2 2V2O5+2N2 +8H2O

6反应方程式中(NH4)2Fe(SO4)2VO2+消耗(NH4)2Fe(SO4)2最少时c1V1mmol=91%a/182×2mol=10a/c1V1=10a/c1则理论上加入(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积V1至少为10a/c1

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