Question

在生產硫酸的釩廢催化劑中，部分釩仍以V₂O₅形式存在，還有部分以VOSO₄形式存在，約占總釩的30%～70%．工業上對廢釩催化劑回收處理的工藝流程如下：

回答下列問題：
（1）“酸浸”是將釩廢催化劑中V₂O₅轉變成可溶于水的VOSO₄（完全電離），請寫出該反應的離子方程式______；酸浸液經分離凈化后與水浸液合并，用氯酸鉀氧化，使VOSO₄氧化成可溶于水的（VO₂）₂SO₄[（VO₂）₂SO₄完全電離，氯元素被還原為Cl^-]，請寫出該反應的離子方程式：______．
（2）加入適量的NH₄Cl，釩以偏釩酸銨（NH₄VO₃）的形式沉淀析出．經過濾、焙燒可得到紅棕色產品V₂O₅．在整個工業生產中沒有涉及到的反應有______（填字母）
A．化合反應     B．分解反應     C．復分解反應      D．置換反應
（3）在含有18.5gV₂O₅的樣品中滴加60.00mL濃度為10.00mol?L^-1HCl溶液，恰好完全反應（雜質不與鹽酸反應），生成2.24L（標準狀況）氯氣，則生成物中V的化合價為______．
（4）上述滴加鹽酸過程需要用滴定管，滴定管也常用于測定一定體積溶液中某溶質的含量，如果用蒸餾水洗滌滴定管后，就直接加入標準溶液進行滴定，則對滴定結果的影響是______．若錐形瓶用蒸餾水洗滌后，就直接裝入待測溶液進行滴定，則對滴定結果的影響是______（以上填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．

Answer 1

解：（1）根據題意和流程圖中的轉化，“酸浸”是將釩廢催化劑中V₂O₅轉變成可溶于水的VOSO₄，發生了氧化還原反應；含VOSO₄的酸浸液經分離凈化后與水浸液（含VOSO₄）合并，用氯酸鉀氧化，使VOSO₄氧化成完全電離可溶于水的（VO₂）₂SO₄，氯元素被還原為Cl^-，根據化合價的升降寫出離子方．
故答案為：V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺=2VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O   C1O₃^-+6VO²⁺+3H₂O=6VO₂⁺+6H⁺+C1^-；
（2）整個工業生產中涉及的反應類型有復分解反應（加入氯化銨）、氧化還原反應（加入亞硫酸鈉、加入氯酸鉀）；不涉及化合反應、置換反應．故答案為：A、D        
（3n（V₂O₅）=18.2g/182g?mol^-1=0.1mo1，n（Cl₂）=2.24L/22.4L?mol^-1=0.1 mol，五氧化二釩把濃鹽酸氧化為氯氣，本身被還原的價態是所求的化合價，根據氧化還原反應中的電子守恒，設反應后V的化合價為x，根據電子得失守恒得：0.1 mol×2=0.1 mol×2（5一x），則x=+4．故答案為；+4價；
（4）滴定管是準確量取、準確測定溶液體積所使用的一種量具，蒸餾水洗滌后必須用待裝液洗滌后方可裝標準液，否則會稀釋標準液，使結果偏高；錐形瓶中蒸餾水不影響待測液溶質的量，故答案：偏高； 無影響；
分析：（1）廢催化劑中釩元素主要以難溶的V₂O₅和易溶的VOSO₄形式存在，粉碎后水浸后過濾，得到含VOSO₄的濾液Ⅰ，和沉淀V₂O₅；沉淀經酸浸溶解在硫酸中，形成含VO₂⁺離子的溶液，再加入亞硫酸鈉，會發生氧化還原反應，V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺=2VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O，過濾后得到濾液Ⅱ，成分主要是VOSO₄，經分離凈化后與水浸液合并，加入氯酸鉀氧化，使VOSO₄氧化成可溶于水完全電離的（VO₂）₂SO₄，氯元素被還原為Cl^-，從而根據氧化還原反應的實質寫出離子方程；
（2）加入適量的氯化銨，目的是讓VO₂⁺離子轉化為偏釩酸銨（NH₄VO₃）的形式沉淀析出，經過濾、焙燒分解可得到紅棕色產品V₂O₅；整個工業生產中涉及的反應類型有復分解反應（加入氯化銨）、氧化還原反應（加入亞硫酸鈉、加入氯酸鉀）；不涉及化合反應、置換反應；
（3）根據題意V₂O₅與濃度為10.00mol?L^-1HCl溶液（濃鹽酸溶液）反應生成氯氣，說明發生了氧化還原反應，負一價氯離子被氧化為氯氣，V₂O₅被還原為設為x，則n（V₂O₅）=18.2g/182g?mol^-1=0.1mo1，n（Cl₂）=2.24L/22.4L?mol^-1=0.1 mol，根據電子得失守恒得：0.1 mol×2=0.1 mol×2（5一x），則x=+4；
（4）滴定反應用到的滴定管，可以用于滴定實驗，也可準確取用一定體積的溶液，也常用于測定一定體積溶液中某溶質的含量，使用時如果用蒸餾水洗滌滴定管后，就直接加入標準溶液進行滴定，標準液被稀釋，實驗時多消耗標準液，測的結果偏高；若錐形瓶用蒸餾水洗滌后，就直接裝入待測溶液進行滴定，由于待測液是準確取用的，所含溶質一定，錐形瓶中有水稀釋了待測液，使滴定實驗時間增長，但不會影響測定結果；
點評：本題考查了金屬回收利用的流程設計、氧化還原反應的運用和判斷、氧化還原反應的電子守恒計算運用、滴定過程中滴定管的正確使用和滴定實驗中的誤差分析．