Question

【題目】某學習小組欲從工業廢釩催化劑中回收V2O5，通過分析知該廢釩催化劑的主要成分如下表：

物質	V2O5	V2O4	K2SO4	SiO2	Fe2O3	Al2O3
質量分數/%	2.2～2.9	2.8～3.1	22～28	60～65	1～2	<1

他們通過査閱資料找到一種廢釩催化劑的回收工藝流程路線如下：

可答下列問題：

(1)“酸浸”時V2O5轉化為VO2+，V2O4轉成VO2+。則V2O5轉化為VO2+ 的離子方程式為______________。 “廢渣1”的主要成分是_______。

(2)“氧化”的目的是使VO2+變為VO2+，寫出該反應的離子方程式_______________。

(3)“中和”作用之一是使釩以V4O124-形式存在于溶液中，則“廢渣2”的成分有_____________(用化學式表示)。

(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：4ROH+ V4O124- R4V4O12+4OH-(ROH 為強堿性陰離子交換樹脂)。“流出液”中陽離子最多的是___________；為了提高洗脫效率，淋洗液應該呈____________性(填“酸”、“堿”或“中”)。

(5)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，寫出得到沉淀的化學方程式__________ 。

Answer 1

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

【解析】

從廢釩催化劑中回收V2O5，由流程可知，“酸浸”時V2O5轉化為VO2+，V2O4轉成VO2+．氧化鐵、氧化鋁均轉化為金屬陽離子，只有SiO2不溶，則過濾得到的廢渣1為SiO2，然后加氧化劑KClO3，將VO2+變為VO2+，再加KOH時，鐵離子、鋁離子轉化為Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，同時中和硫酸，過濾得到的廢渣2為Fe(OH)3、Al(OH)3，“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：4ROH+V4O124-R4V4O12+4OH-，由ROH為強堿性陰離子交換樹脂可知，堿性條件下利用反應正向移動，流出液中主要為硫酸鉀，“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，“煅燒”時分解生成V2O5。

(1))“酸浸”時V2O5轉化為VO2+，反應的離子方程式為V2O5+2H+=2VO2++H2O，由上述分析可知廢渣1為SiO2，故答案為：V2O5+2H+=2VO2++H2O；SiO2；

(2)用氯酸鉀氧化VO2+變為VO2+，還原產物為NaCl，發生反應的離子方程式為6VO2++ClO3-+3H2O=6VO22++Cl-+6H+，故答案為：6VO2++ClO3-+3H2O=6VO22++Cl-+6H+；

(3)由上述流出分析可知濾渣2為Fe(OH)3、Al(OH)3，故答案為：Fe(OH)3、Al(OH)3；

(4)由上述分析可知，流出液中主要為硫酸鉀，則“流出液”中陽離子最多的是K+，利用強堿性陰離子交換樹脂可“離子交換”和“洗脫”，則應選擇堿性條件下使用，且OH-濃度大反應逆向移動提高洗脫效率，故答案為：K+；堿；

(5)“沉釩”是利用NH4Cl和K4V4O12反應得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，發生反應的化學方程式為4NH4Cl+K4V4O12=4NH4VO3+4KC1，故答案為：4NH4Cl+K4V4O12=4NH4VO3+4KC1。