Question

廢釩催化劑的主要成分是V₂O₅、VOSO₄、K₂SO₄、SiO₂和Fe₂O₃等，現(xiàn)欲利用以下工藝流程回收V₂O₅。

回答下列問題：
（1） VOSO₄中，V元素的化合價為_______，①中產(chǎn)生的廢渣的主要成分是_________。
（2）配平④中反應(yīng)的離子方程式：

（3）25℃時，取樣進(jìn)行實(shí)驗分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間的關(guān)系如下表：

試判斷在實(shí)際生產(chǎn)時，⑤中加入氨水調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為______________。
（4）生產(chǎn)時，將②中的酸性萃余液循環(huán)用于①中的水浸。在整個工藝流程中，可循環(huán)利用的物質(zhì)還有________________。
（5）成品V₂O₅可通過鋁熱反應(yīng)來制取金屬釩，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________。

Answer 1

（1）＋4；SiO₂（2）1；6；6；6；1；3（3）1.7（4）有機(jī)萃取劑、氨水（或氨氣）
（5）10Al+3V₂O₅6V+5Al₂O₃

解析試題分析：（1）VOSO₄中離子SO₄^2-為-2價，O^2-為-2價，根據(jù)化合價守恒，故V元素為+4價；廢釩催化劑（主要成分V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）酸溶后，V₂O₅、Fe₂O₃和酸反應(yīng)，二氧化硅不與酸反應(yīng)，過濾得到濾渣為二氧化硅（2）依據(jù)氧化還原反應(yīng)元素化合價變化和電子守恒原子守恒分析配平，反應(yīng)物中ClO₃^-中Cl元素是+5價，VO²⁺中V元素是+4價，產(chǎn)物中Cl^-是-1價，VO³⁺是+5價，依據(jù)電子守恒、原子守恒配平得到離子方程式為：ClO₃^-+6VO²⁺+6H⁺=6VO³⁺+Cl^-+3H₂O，故答案為：1；6；6；6；1；3（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷，⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液pH最佳值為1.7，此時釩沉淀率達(dá)到最大（4）分析流程圖，物質(zhì)參加反應(yīng)，反應(yīng)過程中又生成的物質(zhì)，或重復(fù)利用的物質(zhì)可以循環(huán)利用，流程中有機(jī)萃取劑、氨氣可以循環(huán)利用，故答案為：有機(jī)萃取劑；氨氣（5）鋁熱反應(yīng)是金屬鋁在高溫環(huán)境下對金屬氧化物進(jìn)行還原產(chǎn)生金屬單質(zhì)的反應(yīng)，則反應(yīng)物為V₂O₅和Al產(chǎn)物為Al₂O₃與V，根據(jù)反應(yīng)中化合價守恒，故反應(yīng)方程式：10Al+3V₂O₅6V+5Al₂O₃
考點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)方程式的配平；難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)；硅和二氧化硅；常見金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應(yīng)用；物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用