Question

【题目】从废钒催化剂中回收钒，既能避免对环境的污染，又能节约宝贵的资源。回收工艺流程如下：

已知：①废钒催化剂中含有K2SO4、V2O5、V2O4、SiO2、Fe2O3、Al2O3等。

②“酸浸”时V2O5和V2O4先与稀H2SO4反应分别生成和VO2+。

③有机萃取剂萃取VO2+的能力比萃取的能力强。

④溶液中与可相互转化：。

(1)为了提高“酸浸”效率可采取得措施为______________________。

(2)“酸浸”时加入FeSO4目的是___________，FeSO4参与反应的化学方程式为__________。

(3)“滤渣2”的成分为______________；“操作1”的名称为_______________。

(4)在“氧化”步骤中氧化剂与还原剂的物质的质量之比为1：6，反应的离子方程式为_________________________________________。

(5)t℃时，“氧化”后溶液中c()=0．1mol／L，假设“沉钒”步骤中全部转化，并生成NH4VO3沉淀，为使沉钒效率达到95％．则此时溶液中c()≥______________。[已知t℃时Ksp(NH4VO3)=2．0×10－3，反应前后溶液的体积变化忽略不计]

(6)取“煅烧”后的V2O5样品m g进行测定，加入足量稀硫酸充分反应后，配成250mL溶液。取该溶液25．00mL用bmol／L草酸溶液进行滴定，消耗草酸溶液cmL。则V2O5样品中钒的质量分数=_________％，样品的纯度≤___________％，样品的纯度小于该数值可能的原因是____________________________。(已知：①V2O5+2H+=2+H2O ②2+H2C2O4+2H+=2VO2+2CO2↑+2H2O)

Answer 1

【答案】升高酸浸温度和粉碎原料 使转化为VO2+ (VO2)2SO4+2FeSO4+2H2SO4=2VOSO4+Fe2(SO4)3+2H2O Fe(OH)3、Al(OH)3 蒸发结晶 3H2O++6VO2+=6+Cl－+6H+ 0.4mol／L 样品中含有NH4VO3

【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H2O2，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，萃取后水相1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+，为了提高“酸浸”效率可采取得措施为升高酸浸温度和粉碎原料。

(2)亚铁离子具有还原性，“酸浸”时加入FeSO4目的是使转化为VO2+，FeSO4参与反应的化学方程式为(VO2)2SO4+2FeSO4+2H2SO4=2VOSO4+Fe2(SO4)3+2H2O。

(3) 根据图示，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，“滤渣2”的成分为Fe(OH)3、Al(OH)3；硫酸钾受热稳定，“操作1”的名称为蒸发结晶。

(4)在“氧化”步骤中氧化剂与还原剂的物质的质量之比为1：6，根据氧化还原反应原理，氧化剂为氯化钾，还原剂为VO2+，反应的离子方程式为3H2O++6VO2+=6+Cl－+6H+。

(5)t℃时，“氧化”后溶液中c()=0．1mol／L，假设“沉钒”步骤中全部转化，化合价不变，c()=0．1mol／L，为使沉钒效率达到95％，则溶液中此时c()≤0．005mol／L ，即c()≥0.4mol／L。

(6)取“煅烧”后的V2O5样品m g进行测定，加入足量稀硫酸充分反应后，V2O5+2H+=2+H2O，配成250mL溶液，取该溶液25.00mL用bmol／L草酸溶液进行滴定，消耗草酸溶液cmL，滴定过程中涉及的反应方程为2+H2C2O4+2H+=2VO2+2CO2↑+2H2O，则滴定过程消耗的c(VO2+)=2bc×10-3mol，即五氧化二钒的物质的量为bc×10-3mol ，V2O5样品中钒的质量分数=%，样品的纯度≤%，样品的纯度小于该数值可能的原因是样品中含有NH4VO3。