Question

【题目】某学习小组欲从工业废钒催化剂中回收V2O5，通过分析知该废钒催化剂的主要成分如下表：

物质	V2O5	V2O4	K2SO4	SiO2	Fe2O3	Al2O3
质量分数/%	2.2～2.9	2.8～3.1	22～28	60～65	1～2	<1

他们通过査阅资料找到一种废钒催化剂的回收工艺流程路线如下：

可答下列问题：

(1)“酸浸”时V2O5转化为VO2+，V2O4转成VO2+。则V2O5转化为VO2+ 的离子方程式为______________。 “废渣1”的主要成分是_______。

(2)“氧化”的目的是使VO2+变为VO2+，写出该反应的离子方程式_______________。

(3)“中和”作用之一是使钒以V4O124-形式存在于溶液中，则“废渣2”的成分有_____________(用化学式表示)。

(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+ V4O124- R4V4O12+4OH-(ROH 为強碱性阴离子交换树脂)。“流出液”中阳离子最多的是___________；为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈____________性(填“酸”、“碱”或“中”)。

(5)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出得到沉淀的化学方程式__________ 。

Answer 1

【答案】V2O5 +2H+ == 2VO2+ + H2O SiO26VO2++ClO3-+3H2O=6VO2++Cl-+6H+Fe(OH)3、Al(OH)3K+碱4NH4Cl+K4V4O12=4NH4VO3↓+3KCl

【解析】

从废钒催化剂中回收V2O5，由流程可知，“酸浸”时V2O5转化为VO2+，V2O4转成VO2+．氧化铁、氧化铝均转化为金属阳离子，只有SiO2不溶，则过滤得到的废渣1为SiO2，然后加氧化剂KClO3，将VO2+变为VO2+，再加KOH时，铁离子、铝离子转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，同时中和硫酸，过滤得到的废渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3，“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+V4O124-R4V4O12+4OH-，由ROH为强碱性阴离子交换树脂可知，碱性条件下利用反应正向移动，流出液中主要为硫酸钾，“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，“煅烧”时分解生成V2O5。

(1))“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为V2O5+2H+=2VO2++H2O，由上述分析可知废渣1为SiO2，故答案为：V2O5+2H+=2VO2++H2O；SiO2；

(2)用氯酸钾氧化VO2+变为VO2+，还原产物为NaCl，发生反应的离子方程式为6VO2++ClO3-+3H2O=6VO22++Cl-+6H+，故答案为：6VO2++ClO3-+3H2O=6VO22++Cl-+6H+；

(3)由上述流出分析可知滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3，故答案为：Fe(OH)3、Al(OH)3；

(4)由上述分析可知，流出液中主要为硫酸钾，则“流出液”中阳离子最多的是K+，利用强碱性阴离子交换树脂可“离子交换”和“洗脱”，则应选择碱性条件下使用，且OH-浓度大反应逆向移动提高洗脱效率，故答案为：K+；碱；

(5)“沉钒”是利用NH4Cl和K4V4O12反应得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，发生反应的化学方程式为4NH4Cl+K4V4O12=4NH4VO3+4KC1，故答案为：4NH4Cl+K4V4O12=4NH4VO3+4KC1。