题目内容
【题目】以硅藻土(主要成分为SiO2,含有少量的Fe2O3、 Al2O3) 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VOSO4和V2O5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：
（1）VOSO4中V 元素的化合价为___________。
（2）滤渣①酸溶后加入的最佳试剂X 为_________。
a．NaClO b．Na2SO3c．K2SO3d．K2S
（3）从滤液③中得到产品K2SO4的操作为_________。滤渣③除含有V2O2(OH)4,还含有_________。
（4）若滤液⑤中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+)为_________[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____________。
（6） V2O5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+转 化为VO2+,最 后 用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)3、Fe(OH)2 或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。
（1）VOSO4中V元素的化合价为+4。
（2）滤渣①酸溶后加入X将VO2+还原为VOSO4，加入的最佳试剂X为c。a．NaClO具有强氧化性，不符合题意；b．Na2SO3带来杂质离子Na+；c．K2SO3 符合题意；d．K2S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)3、Fe(OH)2或Fe(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)2～VO2+，消耗(NH4)2Fe(SO4)2最少时c1V1mmol=91%a/182×2mol=10a/c1，V1=10a/c1，则理论上加入(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积V1至少为10a/c1。
