Question

【題目】五氧化二釩(V2O5)在冶金、搪瓷、磁性材料等領域具有重要的應用。實驗室以含釩廢料(含有V2O3、CuO、MnO、SiO2、有機物)為原料制備V2O5的工藝流程如圖所示。

已知：Ⅰ.含釩離子在溶液中的主要存在形式與溶液pH的關系如下表所示。

pH	4～6	6～8	8～10	10～12
主要存在形式	VO2+	VO3-	V2O74-	VO43-

Ⅱ.25℃時，部分難溶電解質的溶度積常數如下表所示。

難溶電解質	Cu(OH)2	Mn(OH)2
溶度積常數(Ksp)	4.8×10-20	4×10-14

Ⅲ.25℃時，NH4VO3的溶解度為0.4gL-1；70℃時，NH4VO3的溶解度為63gL-1。

請回答下列問題：

（1）“焙燒”的目的是___。

（2）濾渣1的用途為___(任寫一種)。

（3）“調pH”的目的除了使Cu2+沉淀完全外，還有___；調節pH為7時，Cu2+是否沉淀完全？___。(寫出計算過程，當溶液中離子濃度小于10-5molL-1時，認為該離子沉淀完全)

（4）“沉錳”時，需將溫度控制在70℃左右，溫度不能過高或過低的原因為___。

（5）“濃縮結晶”后，需對所得NH4VO3進行洗滌、干燥。洗滌劑宜選用___；證明NH4VO3已洗滌干凈的實驗操作及現象為___。

（6）“煅燒”時，生成無污染性氣體，該反應的化學方程式為___。

Answer 1

【答案】除去有機物雜質，并將V2O3氧化為V2O5 制作光導纖維、制作玻璃、制取硅膠、制取硅單質等 使含釩離子以VO3-形式存在 調節pH為7時，溶液中c(Cu2+)==molL-1=4.8×10-6molL-1<10-5molL-1，Cu2+沉淀完全 溫度過低時，反應速率較慢，NH4VO3可能提前結晶析出，導致產率較低；溫度過高時，NH4HCO3分解使原料的利用率降低，并導致環境污染 冷水(或酒精溶液) 取少量最后一次洗滌液于潔凈試管中，滴加BaCl2溶液，若無明顯現象，則證明NH4VO3已洗滌干凈 4NH4VO3+3O22V2O5+2N2+8H2O

【解析】

含釩廢料(含V2O3、CuO、MnO、SiO2、A12O3、有機物)焙燒，可除去有機物，將V2O3氧化為V2O5，加入硫酸酸溶，得到濾渣1為SiO2，濾液調節pH可生成氫氧化鋁、氫氧化銅沉淀，過濾后濾液加入碳酸氫銨，可生成碳酸錳沉淀，濾液加入過量硫酸銨，濃縮、結晶，可得到NH4VO3，煅燒可生成V2O5，以此解答該題。

根據流程圖中的信息可知“焙燒”的目的是除去有機物雜質，并將氧化為；

所得焙燒產物加入稀硫酸后，只有與稀硫酸不反應，所以濾渣1是，其用途為制作光導纖維、制作玻璃、制取硅膠、制取硅單質等；

“調pH”的目的除了使Cu2+沉淀完全外，還有使含釩離子以形式存在，調節pH為7時，溶液中，Cu2+沉淀完全；

“沉錳”時，需將溫度控制在左右，溫度不能過高或過低的原因為溫度過低時，反應速率較慢，可能提前結晶析出，導致產率較低；溫度過高時，分解使原料的利用率降低，并導致環境污染；

濃縮結晶后，需對所得進行洗滌、干燥，根據題目提供信息可知的溶解度隨溫度升高會增大，為減小其溶解，可以選擇冷水或酒精溶液來洗滌；證明已洗滌干凈的實驗操作及現象為：取少量最后一次洗滌液于潔凈試管中，滴加溶液，若無明顯現象，則證明已洗滌干凈，；

煅燒”時，生成的無污染性氣體為氮氣，結合電子守恒和元素守恒可知發生反應的化學方程式為。