Question

【題目】工業上以釩鈦磁鐵礦為原料，在煉鐵的同時還可以制備釩的最高價氧化物V2O5，其主要流程如圖：

已知：①+2H++H2O ②NH4VO3微溶于冷水，易溶于熱水，不溶于乙醇

(l)浸取過程中提高浸取率的方法______(任寫一種)

(2)釩渣中的V2O3與CaCO3混合后在空氣中焙燒時轉化為Ca(VO3)2同時釋放出一種溫室氣體，寫出該反應的化學方程式_____。

(3)Ca(VO3)2難溶于水但能溶于稀硫酸，試用平衡移動原理分析其原因_____，浸出液中含釩物質的化學式為_________。

(4)過濾后用乙醇代替水來洗滌沉淀的原因是______。

(5)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)，若浸出液中c()=0.1molL-1，為使釩元素的沉降率達到98%，至少應調節c()為_____molL-1[已知Ksp(NH4VO3)=1.6×10-3]

(6)煅燒NH4VO3時，固體質量隨溫度變化的曲線如圖所示。加熱到200℃時，得到的固體物質化學式為_____。

Answer 1

【答案】粉碎/加熱/攪拌/適當提高硫酸濃度 V2O3+O2+CaCO3Ca(VO3)2+CO2 加入硫酸使+2H++H2O中c()降低，Ca(VO3)2溶解平衡Ca(VO3)2(s) Ca2+(aq)+(aq)正向移動，Ca(VO3)2溶解 (VO2)2SO4 NH4VO3不溶于乙醇，減少損失 0.8 HVO3

【解析】

釩鈦磁鐵礦高溫煅燒得到鐵水和釩渣，釩渣中的V2O3與CaCO3混合后在空氣中焙燒時轉化為Ca(VO3)2，根據元素守恒可知同時得到CO2；Ca(VO3)2懸濁液中存在沉淀溶解平衡Ca(VO3)2(s)Ca2+(aq)+(aq)正向移動，加入硫酸使+2H++H2O平衡正向移動，得到含的溶液，溶液中加入碳酸氫銨溶液得到NH4VO3沉淀，過濾洗滌干燥后高溫煅燒得到V2O5。

(1)粉碎、加熱、攪拌、適當提高硫酸濃度都可以提高浸取率；

(2)根據元素守恒可知該溫室氣體應為CO2，化學方程式為V2O3+O2+CaCO3Ca(VO3)2+CO2；

(3)根據題目信息可知，加入硫酸可使+2H++H2O平衡正向移動，c()降低，Ca(VO3)2溶解平衡Ca(VO3)2(s)Ca2+(aq)+(aq)正向移動，Ca(VO3)2溶解；浸出液中V元素存在形式為，溶液中的陰離子為硫酸根，所以含釩物質的化學式為(VO2)2SO4；

(4)根據題目信息可知NH4VO3不溶于乙醇，所以用乙醇洗滌可以減少溶解損耗；

(5)浸出液中c()=0.1molL-1，沉淀率達到98%時，溶液中c()=0.1molL-1×(1-98%)=0.002mol/L，則c()==0.8 molL-1；

(6)銨鹽不穩定受熱易分解，根據最終產物V2O5可知分解過程不是氧化還原過程，所以NH4VO3受熱分解過程中會產生NH3，1.17gNH4VO3的物質的量為=0.01mol，根據元素守恒可知加熱分解過程可以產生0.01mol氨氣，加熱到200℃時，固體減少的質量為0.17g，剛好是0.01molNH3，所以該段發生的反應為NH4VO3NH3↑+HVO3，此時剩余的固體物質為HVO3。