Question

【題目】以硅藻土為載體的五氧化二釩是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：

物質(zhì)
質(zhì)量分?jǐn)?shù)

如圖1是一種廢釩催化劑回收工藝路線：

回答下列問題：

(1)“酸浸”時轉(zhuǎn)化為，反應(yīng)的離子方程式為______，同時轉(zhuǎn)成為提高浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有______寫出兩條。“廢渣1”的主要成分是______。

(2)“酸浸”實驗中，釩的浸出率結(jié)果如圖2所示。由圖可知，當(dāng)釩的浸出率為時，所采用的實驗條件為______。

(3)“氧化”中欲使3mol的變?yōu)?/span>，則需要氧化劑至少為______mol。

(4)“中和”作用之一是使釩以形式存在于溶液中。“廢渣2”中含有______。

(5)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：為強堿性陰離子交換樹脂。為了提高洗脫效率，淋洗液應(yīng)該呈______性填“酸”、“堿”或“中”。

(6)“流出液”中陽離子最多的是______。

(7)“沉釩”得到偏釩酸銨沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式______。

Answer 1

【答案】 減小鐵硼礦粉粒徑、提高反應(yīng)溫度、攪拌 、2h，，5h 、 堿 2NH4VO3V2O5+H2O↑+2NH3↑

【解析】

從廢釩催化劑中回收V2O5，由流程可知，“酸浸”時V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，V2O4轉(zhuǎn)成VO2+．氧化鐵、氧化鋁均轉(zhuǎn)化為金屬陽離子，只有SiO2不溶，則過濾得到的濾渣1為SiO2，然后加氧化劑KClO3，將VO2+變?yōu)?/span>VO2+，再加KOH時，鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，同時中和硫酸，過濾得到的濾渣2為Fe(OH)3、Al(OH)3，“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：4ROH+V4O124-R4V4O12+4OH-，由ROH為強堿性陰離子交換樹脂可知，堿性條件下利用反應(yīng)逆向移動，流出液中主要為硫酸鉀，“沉釩”得到偏釩酸銨（NH4VO3）沉淀，“煅燒”時分解生成V2O5，以此來解答。

(1) “酸浸”時轉(zhuǎn)成，反應(yīng)的離子方程式為，減小鐵硼礦粉粒徑、提高反應(yīng)溫度、攪拌等，可提高浸出速率，“廢渣1”的主要成分是；

(2)釩的浸出率結(jié)果如圖2所示。由圖可知，當(dāng)釩的浸出率為時，所采用的實驗條件為、2h，，5h；

(3) “氧化”的目的是使VO2+變?yōu)?/span>VO2+，V元素的化合價由+4價升高為+5價，Cl元素的化合價由價降低為-1價，由電子守恒可知該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1：6，則欲使3mol的VO2+變?yōu)?/span>VO2+，則需要氧化劑至少==0.5mol；

(4) 由上述流出分析可知，“中和”步驟有2個目的，是使釩以形式存在于溶液中；沉淀、，生成Fe(OH)3、Al(OH)3；

(5)利用強堿性陰離子交換樹脂可“離子交換”和“洗脫”，則應(yīng)選擇堿性條件下使用，使OH-濃度增大，反應(yīng)逆向移動提高洗脫效率；

(6)由上述分析可知，流出液中主要為硫酸鉀，則“流出液”中陽離子最多的是K+；

(7)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH4VO3V2O5+H2O↑+2NH3↑。