Question

【题目】五氧化二钒（V2O5）是接触法生产硫酸中常用的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：

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

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

(1)提高“酸浸”效率的措施：________________；________________(写两条)。“废渣1”的主要成分是__________________________。

(2)“氧化”中主要是将VO2+变为VO2+，则氧化剂与还原剂之比为________________。

(3)“中和”作用之一是使钒以V4O124-形式存在于溶液中。“废渣2”中含有__________。

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

(5)“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式______。

Answer 1

【答案】升高温度 将废钒催化剂粉碎 SiO2 1：6 Fe(OH)3、Al(OH)3 碱 K+ 2NH4VO3V2O5 + H2O↑ + 2NH3↑

【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，则过滤得到的滤渣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，过滤得到的滤渣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逆向移动，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，以此来解答。

（1）提高酸浸常用方法为将将废钒催化剂粉碎或者提高温度等；废渣1主要是不溶于酸的二氧化硅，

故答案为：升高温度；将废钒催化剂粉碎；SiO2；

（2）氧化”中氧化剂为KClO3，Cl元素由+5降到-1价，降低6价，还原剂为VO2+，V元素由+4价升高到+5价，降低1价，根据电子守恒可知答案为：1：6；

（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）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；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+，

故答案为：碱；K+；

（5） “煅烧”中发生反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5 + H2O↑ + 2NH3↑，故答案为2NH4VO3V2O5 + H2O↑ + 2NH3↑；