[题目]钒触媒(V2O5)是催化氧化所常用的催化剂.为综合利用.科研人员最新研制了一种离子交换法回收废钒的新工艺.回收率达90%以上.已知废钒催化剂中含有V2O5.VOSO4及不溶性残渣.查阅资料可知:VOSO4可溶于水.V2O5难溶于水.NH4VO3难溶于水.该工艺的流程如下图. (1)水浸时.为了提高废钒的浸出率.除了粉碎.还可以采� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】钒触媒(V2O5)是催化氧化所常用的催化剂，为综合利用，科研人员最新研制了一种离子交换法回收废钒的新工艺，回收率达90%以上。已知废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣。查阅资料可知：VOSO4可溶于水，V2O5难溶于水，NH4VO3难溶于水。该工艺的流程如下图。

（1）水浸时，为了提高废钒的浸出率，除了粉碎，还可以采取的措施：___________________________________，__________________________________（写出2条）；

（2）写出反应①的离子方程式_______________________________________________；

（3）该工艺中反应③的沉矾率是回收钒的关键，沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比）和温度。根据下图建议最合适的氯化铵系数和温度：氯化铵系数为___________，温度为_____________；

（4）反应②发生后，溶液中的氯元素以Cl－的形式存在，请写出反应②的化学方程式__________________________________________________________________；

（5）查阅资料得知：NH4VO3也叫偏钒酸铵，其相对分子量为117，20℃时，NH4VO3溶解度为0.468g，已知离子交换后溶液中c（VO3－）=0.10mol/L，反应③沉矾时，加入等体积0.10mol/L的NH4Cl溶液，通过列式计算判断此时是否有NH4VO3沉淀析出？（溶液体积变化忽略不计）____________

（6）写出“焙烧反应④”中由NH4VO3制备V2O5的化学方程式__________________。

【答案】搅拌适当升高温度，延长浸泡时间 V2O5+SO32-+4H+=2VO2++SO42-+2H2O 4 80℃ 6VOSO4+KClO3+3H2O=3(VO2)2SO4+KCl+3H2SO4 在20℃时NH4VO3的饱和溶液中，c(NH4+)=c(VO3-)=0.468×10/117=0.04mol/L，Ksp=1.60×10-3 ,又c(NH4+)×c(VO3-)=(0.10/2)×(0.10/2)=2.50×10-3>Ksp=1.60×10-3 ,故有沉淀析出 2NH4VO3 2NH3+V2O5+H2O

【解析】(1) 水浸时，为了提高废钒的浸出率，除了粉碎，还可以采取的措施搅拌、适当升高温度、延长浸泡时间等措施；

(2) 依题意，反应①中V2O5作氧化剂，SO32-作还原剂，反应的离子方程式为V2O5+SO32-+4H+=2VO2++SO42-+2H2O；

(3)根据图象分析可得，要使沉钒率最高，可控制氯化铵系数为4，温度在80℃；

(4) 废钒中可溶性物质为VOSO4，所以反应②的化学方程式为6VOSO4+KClO3+ 3H2O= 3(VO2)2SO4+KCl+3H2SO4 ；

(5) 根据溶解度的定义可得，在20℃时NH4VO3的饱和溶液中，c(NH4+)=c(VO3-)= 0.04mol/L，则Ksp(NH4VO3)= (0.04mol/L)2=1.60×10-3 mol2/L2，而此时溶液中KQ=c(NH4+)×c(VO3-)=(0.10/2)×(0.10/2)=2.50×10-3 >Ksp(NH4VO3)=1.60×10-3，故有沉淀析出；

(6) “焙烧反应④”中由NH4VO3制备V2O5的化学方程式为2NH4VO3 2NH3+ V2O5+ H2O。

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