Question

【題目】以硅藻土(主要成分為SiO2,含有少量的Fe2O3、 Al2O3) 為載體的V2O5-K2SO4常用作接觸法制硫酸的催化劑。以下是一種廢釩催化劑綜合回收利用的工藝路線。

已知： 廢釩催化劑中釩元素主要以VOSO4和V2O5形式存在;

V2O5是兩性氧化物，不溶于水，溶于酸生成VO2+,溶于堿生成VO3-;

VOSO4是強(qiáng)電解質(zhì)，溶于水電離出VO2+。

回答下列問(wèn)題：

（1）VOSO4中V 元素的化合價(jià)為___________。

（2）濾渣①酸溶后加入的最佳試劑X 為_________。

a．NaClO b．Na2SO3c．K2SO3d．K2S

（3）從濾液③中得到產(chǎn)品K2SO4的操作為_________。濾渣③除含有V2O2(OH)4,還含有_________。

（4）若濾液⑤中c(VO3-)=0.1mol·L-1,為使釩元素的沉淀率達(dá)到98%,至少應(yīng)調(diào)節(jié)c(NH4+)為_________[Ksp(NH4VO3)=1.6×10-3]。

（5）“焙燒”時(shí)通入足量的空氣,反應(yīng)后的尾氣可以直接排放。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。

（6） V2O5純度測(cè)定原理： 稱取V2O5產(chǎn)品ag,先加入硫酸將V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+,再加入V1 mLc1mol·L-1(NH4) 2Fe(SO4) 2溶液將VO2+轉(zhuǎn) 化為VO2+,最 后 用c2mol·L-1KMnO4 溶液滴定過(guò)量的(NH4)2Fe(SO4)2至終點(diǎn)，消耗KMnO4溶液V2mL。假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得某V2O5產(chǎn)品的純度為91%,則理論上加入(NH4)2Fe(SO4)2溶液的體積V1至少_________mL (用相關(guān)字母表示)。

Answer 1

【答案】 +4 c 蒸發(fā)、濃縮、結(jié)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】本題主要考查對(duì)于廢釩催化劑綜合回收利用的工藝路線的評(píng)價(jià)。

（1）VOSO4中V元素的化合價(jià)為+4。

（2）濾渣①酸溶后加入X將VO2+還原為VOSO4，加入的最佳試劑X為c。a．NaClO具有強(qiáng)氧化性，不符合題意；b．Na2SO3帶來(lái)雜質(zhì)離子Na+；c．K2SO3 符合題意；d．K2S產(chǎn)生雜質(zhì)固體S。故選c。

（3）從濾液③中得到產(chǎn)品K2SO4的操作為蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶。濾渣③除含有V2O2(OH)4，還含有Al(OH)3、Fe(OH)2或Fe(OH)3。

（4）若濾液⑤中c(VO3-)=0.1mol·L-1，使釩元素的沉淀率達(dá)到98%，此時(shí)濾液中c(VO3-)=0.002mol·L-1，至少應(yīng)調(diào)節(jié)c(NH4+)=Ksp(NH4VO3)/c(VO3-)=1.6×10-3/0.002mol·L-1=0.8mol·L-1。

（5）焙燒時(shí)產(chǎn)生無(wú)污染氣體N2和水蒸氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH4VO3+3O2 2V2O5+2N2 +8H2O。

（6）反應(yīng)方程式中(NH4)2Fe(SO4)2～VO2+，消耗(NH4)2Fe(SO4)2最少時(shí)c1V1mmol=91%a/182×2mol=10a/c1，V1=10a/c1，則理論上加入(NH4)2Fe(SO4)2溶液的體積V1至少為10a/c1。