Question

【题目】五氧化二钒（V2O5）是重要的催化剂，可用某钒矿石（含有 V2O3、Fe、Al2O3等）来制备，工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1） 钒矿石“粉碎”的目的为__________。

（2）“滤渣1” 中除 Al2O3、 Fe(VO3)2、 Fe(VO3)3外，还含有__________（填化学式）。

（3）“酸浸”时，若用硝酸代替双氧水和盐酸，弊端为__________。

（4）“滤渣 2” 的主要成分为 MgCO3、Fe(OH)3和 Al(OH)3，其中生成 Al(OH)3的离子方程式为__________。

（5） 若“净化Ⅰ” 时直接加入足量的(NH4)2CO3，可能导致的后果为__________。

（6）“煅烧”时，还生成参与大气循环的气体，该反应的化学方程式为__________。

（7）产品中 V2O5纯度的测定： 称取产品 a g， 先用硫酸溶解，得到(VO2)2SO4溶液；再加入 V1 mL c1 mol·L－1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液（VO2＋＋2H＋＋Fe2＋＝VO2＋＋Fe3＋＋H2O）； 最后用 c2 mol·L－1 KMnO4溶液滴定过量的(NH4)2Fe(SO4)2至终点，消耗 KMnO4标准溶液的平均体积为 V2 mL。假设杂质不参与反应，则产品中 V2O5的质量分数为__________%。

Answer 1

【答案】 增大钒矿石的比表面积，加快焙烧速率， 使焙烧充分 MgO 生成氮的氧化物等有毒气体，污染环境 2Al3＋＋3CO32－＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋3CO2↑ 生成 NH4VO3沉淀， 使钒的利用率降低 4NH4VO3＋3O2 2V2O5＋2N2＋8H2O

【解析】（1） 钒矿石“粉碎”增大反应物的接触面积，加快反应速率，即目的为增大钒矿石的比表面积，加快焙烧速率，使焙烧充分。（2）碳酸镁高温下易分解生成氧化镁和CO2，所以“滤渣1” 中除 Al2O3、Fe(VO3)2、Fe(VO3)3外，还含有MgO。（3）“酸浸”时，若用硝酸代替双氧水和盐酸，硝酸钡还原为氮的氧化物，因此弊端为生成氮的氧化物等有毒气体，污染环境。（4）溶液中铝离子和碳酸根水解相互促进生成氢氧化铝，因此其中生成 Al(OH)3的离子方程式为2Al3＋＋3CO32－＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋3CO2↑。（5） 若“净化Ⅰ” 时直接加入足量的(NH4)2CO3会生成NH4VO3沉淀，从而使钒的利用率降低。（6）“煅烧”时，还生成参与大气循环的气体，该气体是氮气，反应的化学方程式为4NH4VO3＋3O2 2V2O5＋2N2＋8H2O。（7）根据电子得失守恒可知剩余亚铁离子的物质的量是0.001V2c2mol×5，因此参与反应VO2＋＋2H＋＋Fe2＋＝VO2＋＋Fe3＋＋H2O的亚铁离子是0.001V1c1mol－0.001V2c2mol×5，所以V原子的物质的量是0.001V1c1mol－0.001V2c2mol×5，则根据V原子守恒可知产品中V2O5的质量分数为 ＝。