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随着材料科学的发展,金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用,并被誉为“合金的维生  素”。为回收利用含钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,回收率达91.7%以上。

部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示:

    该工艺的主要流程如下:

    请回答下列问题。

(1)工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法,用化学方程式表示为       。

(2)反应①的目的是              。

(3)该工艺中反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一,写出该步发生反应的离子方程式:                     。

(4)用已知浓度的硫酸酸化的H2C2O4溶液,滴定(VO2)2SO4溶液,以测定反应②后溶液中含钒量:VO2++H2C2O4+H+→VO2++CO2+X。X为       (写化学式)。

  (5)经过热重分析测得:NH4VO3在焙烧过程中,固体质量的减少值(纵坐标)随温度变化  的曲线如上图所示。则NH4VO3在分解过程中          (填序号)。

    A.先分解失去H2O,再分解失去NH3

    B.先分解失去NH3,再分解失去H2O

    C.同时分解失去H2O和NH3

    D.同时分解失去H2、N2和H2O


【知识点】工艺流程题 A4  B1 C2

【答案解析】(1)3V2O5+10Al6V+5Al2O3(3分)

(2)将V2O5转化为可溶性的VOSO4(3分)

(3)NH+VO===NH4VO3↓(3分)

(4)H2O(3分)

(5)B(3分)

解析: ⑴由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法,即铝与V2O5反应生成V。:3V2O5+10Al6V+5Al2O3

⑵根据流程含钒催化剂粉碎、水浸、过滤得到的滤液和反应①的滤液为反应②的反应物,因此反应①的滤液含VOSO4,即反应①的目的是加入硫酸和亚硫酸钠,目的是利用氧化还原反应,用亚硫酸钠还原V2O5,将V2O5 转化为可溶性的VOSO4。

⑶根据NH4VO3难溶于水,利用复分解反应沉淀VO3-,反应为:NH4++VO3-=NH4VO3↓

⑷根据得失电子相等可写出的离子方程为2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2+2H2O 。

⑸若NH4VO3焙烧分解放出氨气和水,反应为

2NH4VO3═V2O5+2NH3↑+H2O

234g            34g    18g,放出的氨气质量与水的质量比为34:18,与图像2段固体的减少值比接近(开始为0~32.0g多一点,曲线到200℃时曲线开始平直;到约为300℃时又开始减少,到350℃时减少约48-32=16g时就不再变化),所以NH4VO3在焙烧过程中先分解失去NH3,再分解失去H2O。

【思路点拨】可以先入为主法分析热重变化即分析物质可能发生的反应(2NH4VO3═V2O5+2NH3↑+H2O),求得失去的质量(放出的氨气质量与水的质量比为34:18)与图像质量的变化(开始为0~32.0g多一点,而后是约16g)是否吻合。


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