Question

【題目】釩是地殼中含量第21豐富元素，是人體必需的微量元素，對治療糖尿病和癌癥及保護心血管等具有潛在的藥理學作用。工業上用含三價釩為主的某石煤為原料(含有、CaO等雜質)，鈣化法焙燒制備，其流程如下：

已知：+5價釩在溶液中的主要存在形式與溶液pH的關系如下表。

pH	4~6	6~8	8~10	10~12
主要離子

(1)焙燒：向石煤中加生石灰焙燒，將轉化為的化學方程式是________________。

(2)酸浸：難溶于水，可溶于鹽酸。若焙砂酸浸時溶液的，溶于鹽酸的離子方程式是________________。

(3)轉沉：將浸出液中的釩轉化為固體，其流程如下：

①浸出液中加入石灰乳的作用是____________________________________。

②向溶液中加入溶液，控制溶液的。當時，的產量明顯降低，原因是_______________________________________。

(4)實驗室以為原料還可以合成用于制備的氧釩(IV)堿式碳酸銨晶體，過程如下：

①步驟ⅱ可在如圖裝置(氣密性良好)中進行。已知：能被氧化。

藥品填裝完成后的實驗操作是________(填“活塞a”、“活塞b”的操作順序)，裝置B中的試劑是________。

②測定氧釩(IV)堿式碳酸銨晶體粗產品中釩的含量。

稱量4.246g樣品于錐形瓶中，用20mL蒸餾水與30mL硫酸混合溶解后，加的溶液至稍過量，充分反應后繼續加1%溶液至稍過量，再用尿素除去過量的，最后用的標準溶液滴定至終點，消耗體積為30.00mL(滴定反應：)。

溶液的作用是________________，粗產品中釩的質量分數為________________(精確到小數點后兩位)。

Answer 1

【答案】CaO+O2+V2O3Ca(VO3)2 Ca(VO3)2+4H+=2VO2++Ca2++2H2O 調節溶液的pH，并提供，形成沉淀 當時，釩的主要存在形式不是 打開活塞a數分鐘后，再打開活塞b 飽和溶液 除去過量的 2.88%

【解析】

根據流程：向石煤中加生石灰焙燒，發生主要反應：CaO+O2+V2O3Ca(VO3)2，加酸酸浸，將浸出液用石灰乳得到Ca3(VO4)2沉淀富集釩元素，向沉淀加入(NH4)2CO3溶液得到(NH4)3VO4溶液，向(NH4)3VO4溶液中加入NH4CI溶液，控制溶液的pH=7.5，得到NH4VO3，煅燒制得V2O5，制得的V2O5與鹽酸、N2H42HCl混合發生反應：2V2O5+N2H42HCl+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O，得到VOCl2溶液，加入NH4HCO3溶液，得到氧釩（Ⅳ）堿式碳酸銨晶體，據此分析解答。

(1)焙燒：向石煤中加生石灰焙燒，V2O3與CaO、氧氣焙燒得到Ca(VO3)2，反應為：CaO+O2+V2O3Ca(VO3)2；

(2)根據表可知，pH=4，Ca(VO3)2溶于鹽酸生成VO2+，則該離子反應為：Ca(VO3)2+4H+=2VO2++Ca2++2H2O；

(3)①浸出液中加入石灰乳的作用是調節pH，并提供Ca2+，形成Ca3(VO4)2沉淀(富集釩元素)；

②根據圖表可知當pH＞8時，釩的主要存在形式不是VO3，故當pH＞8時，NH4VO3的產暈明顯降低；

(4)①已知：能被氧化，故裝置中不能有空氣，所以，反應前先通入二氧化碳數分鐘排除裝置中的空氣，避免產物被氧化，則藥品填裝完成后的實驗操作是：打開活塞a數分鐘后，再打開活塞b；A中制得的二氧化碳混有HCl氣體，B裝置的試劑應是能吸收HCl氣體同時不吸收二氧化碳，故為飽和NaHCO3溶液；

②根據實驗操作，加入高錳酸鉀溶液用來氧化氧釩，則溶液的作用是除去過量的KMnO4；已知滴定反應：，由反應可得，n()=n(Fe2+)=30×10-3L×0.08mol/L=2.4×10-3mol，根據釩守恒，則粗產品中釩的物質的量也為2.4×10-3mol，則質量分數為×100%=2.88%。