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為回收利用廢釩催化劑(含有V2O5、VOSO4及不溶性殘渣),科研人員研制了一種回收V2O5的新工藝,主要流程如圖。

已知:i.部分含釩物質(zhì)常溫下在水中的溶解性如下表所示:
物質(zhì) VOSO4 V2O5 NH4VO3 (VO22SO4
溶解性 可溶 難溶 難溶 易溶
ii.
VO
+
2
+2OH-?
VO
-
3
+H2O。
回答下列問題:
(1)用水浸泡廢釩催化劑,為了提高單位時間內(nèi)廢釩的浸出率,可以采取的措施為
粉碎廢釩
粉碎廢釩
、
粉碎廢釩、攪拌或適當升溫
粉碎廢釩、攪拌或適當升溫
(寫兩條)。
(2)濾液1和濾液2中含釩的主要物質(zhì)成分相同。在濾渣1中加入Na2SO3和過量H2SO4溶液發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為
V2O5+Na2SO3+2H2SO4=2VOSO4+Na2SO4+2H2O
V2O5+Na2SO3+2H2SO4=2VOSO4+Na2SO4+2H2O

(3)生成
VO
+
2
的反應(yīng)中消耗1molKClO3時轉(zhuǎn)移6mol電子,該反應(yīng)的離子方程式為
6VO2++
C
l
O
-
3
+3H2O═6
VO
+
2
+Cl-+6H+
6VO2++
C
l
O
-
3
+3H2O═6
VO
+
2
+Cl-+6H+
。
(4)結(jié)合化學用語,用平衡移動原理解釋加入氨水的作用為
作用1:溶液中存在平衡:
VO
+
2
+2OH?
VO
-
3
+H2O,加入氨水,使OH-濃度增大,該平衡正移,從而使
VO
+
2
盡可能都轉(zhuǎn)化為
VO
-
3
;作用2:溶液中存在平衡:NH4VO3(s)?
NH
+
4
(aq)+
VO
-
3
(aq),加入氨水,使
NH
+
4
濃度增大,該平衡逆移,從而使NH4VO3盡可能沉淀析出
作用1:溶液中存在平衡:
VO
+
2
+2OH?
VO
-
3
+H2O,加入氨水,使OH-濃度增大,該平衡正移,從而使
VO
+
2
盡可能都轉(zhuǎn)化為
VO
-
3
;作用2:溶液中存在平衡:NH4VO3(s)?
NH
+
4
(aq)+
VO
-
3
(aq),加入氨水,使
NH
+
4
濃度增大,該平衡逆移,從而使NH4VO3盡可能沉淀析出
。
(5)最后釩以NH4VO3的形式沉淀出來。以沉釩率(NH4VO3沉淀中V的質(zhì)量和廢催化劑中V的質(zhì)量之比)表示該步反應(yīng)釩的回收率。請解釋如圖溫度超過80℃以后,沉釩率下降的可能原因是
原因1:溫度升高,NH4VO3溶解度增大,沉釩率下降;原因2:溫度升高,氨水受熱分解逸出溶液,使
NH
+
4
濃度下降,沉釩率下降;原因3:溫度升高,氨水受熱分解逸出溶液,使OH-濃度下降,
VO
+
2
+2OH-?
VO
-
3
+H2O,該平衡逆移,導致
VO
-
3
濃度下降,沉釩率下降;原因4:平衡
VO
+
2
+2OH-?
VO
-
3
+H2O,正反應(yīng)可能是放熱反應(yīng),溫度升高,該平衡逆移,導致
VO
-
3
濃度下降,沉釩率下降
原因1:溫度升高,NH4VO3溶解度增大,沉釩率下降;原因2:溫度升高,氨水受熱分解逸出溶液,使
NH
+
4
濃度下降,沉釩率下降;原因3:溫度升高,氨水受熱分解逸出溶液,使OH-濃度下降,
VO
+
2
+2OH-?
VO
-
3
+H2O,該平衡逆移,導致
VO
-
3
濃度下降,沉釩率下降;原因4:平衡
VO
+
2
+2OH-?
VO
-
3
+H2O,正反應(yīng)可能是放熱反應(yīng),溫度升高,該平衡逆移,導致
VO
-
3
濃度下降,沉釩率下降
(寫兩條)。

(6)測定產(chǎn)品中V2O5的純度稱取ag產(chǎn)品,先用硫酸溶解,得到(VO22SO4溶液,再加入b1mLc1mol?L-1H2C2O4溶液(2
VO
+
2
+H2C2O4+2H+═2VO2++2CO2↑+2H2O),最后用c2mol?L-1KMnO4溶液滴定過量的H2C2O4至終點,消耗KMnO4溶液的體積為b2mL。已知
M
n
O
-
4
被還原為Mn2+,假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)。則產(chǎn)品中V2O5(摩爾質(zhì)量:182g?mol-1)的質(zhì)量分數(shù)是
182
b
1
c
1
-
2
.
5
b
2
c
2
1000
a
×100%
182
b
1
c
1
-
2
.
5
b
2
c
2
1000
a
×100%
(列出計算式)。

【答案】粉碎廢釩;粉碎廢釩、攪拌或適當升溫;V2O5+Na2SO3+2H2SO4=2VOSO4+Na2SO4+2H2O;6VO2++
C
l
O
-
3
+3H2O═6
VO
+
2
+Cl-+6H+;作用1:溶液中存在平衡:
VO
+
2
+2OH?
VO
-
3
+H2O,加入氨水,使OH-濃度增大,該平衡正移,從而使
VO
+
2
盡可能都轉(zhuǎn)化為
VO
-
3
;作用2:溶液中存在平衡:NH4VO3(s)?
NH
+
4
(aq)+
VO
-
3
(aq),加入氨水,使
NH
+
4
濃度增大,該平衡逆移,從而使NH4VO3盡可能沉淀析出;原因1:溫度升高,NH4VO3溶解度增大,沉釩率下降;原因2:溫度升高,氨水受熱分解逸出溶液,使
NH
+
4
濃度下降,沉釩率下降;原因3:溫度升高,氨水受熱分解逸出溶液,使OH-濃度下降,
VO
+
2
+2OH-?
VO
-
3
+H2O,該平衡逆移,導致
VO
-
3
濃度下降,沉釩率下降;原因4:平衡
VO
+
2
+2OH-?
VO
-
3
+H2O,正反應(yīng)可能是放熱反應(yīng),溫度升高,該平衡逆移,導致
VO
-
3
濃度下降,沉釩率下降;
182
b
1
c
1
-
2
.
5
b
2
c
2
1000
a
×100%
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:102引用:2難度:0.3
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    (1)在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有
     
    。
    (2)“酸浸”時間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時間過長,溶液中Fe2+含量將下降,其原因是
     
    (用離子方程式表示)。
    (3)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則操作B是
     
    。
    (4)煅燒A的反應(yīng)方程式是
     

    (5)ag燒渣經(jīng)過上述工藝可得紅氧化鐵bg。藥典標準規(guī)定,制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%,則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分數(shù)應(yīng)不低于
     
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    發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:30引用:1難度:0.5
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    (1)焙燒時產(chǎn)生的主要有害氣體是
     

    (2)若在空氣中“酸浸”時間過長,溶液中Fe2+含量將下降,其原因是:
     
    (用離子方程式表示).
    (3)根據(jù)下表數(shù)據(jù):
    氫氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    開始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除雜”步驟中,為除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值應(yīng)小于
     
    ,檢驗Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是
     
    (除KSCN外).
    (4)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則A的操作是
     

    發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:12引用:1難度:0.1
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