Question

【題目】以硅藻土為載體的五氧化二釩（V2O5）是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為:

物質	V2O5	V2O4	K2SO4	SiO2	Fe2O3	Al2O3
質量分數/%	2.22.9	2.83.1	2228	6065	1～2	<1

以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：

（1） “酸浸”時V2O5轉化為VO2+，反應的離子方程式為 ，同時V2O4轉成VO2+,“廢渣1”的主要成分是 。

（2）“氧化”中欲使3 mol的VO2+變為VO2+，則需要氧化劑KClO3至少為 mol。

（3）“中和”作用之一是使釩以V4O124-形式存在于溶液中。“廢渣2”中含有 。

（4）“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：4R0H+ V40124-R4V4O12+4OH-（以ROH為強堿性陰離子交換樹脂）。為了提高洗脫效率，淋洗液應該呈 性 （填“酸”“堿”“中”）；“流出液”中陽離子最多的是 。

（5）“沉釩”得到偏釩酸銨（NH4VO3）沉淀，寫出“煅燒”中發生反應的化學方程式 。

Answer 1

【答案】（1）V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O ；SiO2

（2）0.5（3）Fe（OH）3、Al（OH）3（4）堿 ；K＋

（5）2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑（2分）

【解析】試題分析：從廢釩催化劑中回收V2O5，由流程可知，“酸浸”時V2O5轉化為VO2+，V2O4轉成VO2+。氧化鐵、氧化鋁均轉化為金屬陽離子，只有SiO2不溶，則過濾得到的濾渣1為SiO2，然后加氧化劑KClO3，將VO2+變為VO2+，再加KOH時，鐵離子、鋁離子轉化為Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，同時中和硫酸，過濾得到的濾渣2為Fe（OH）3、Al（OH）3，“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：4ROH+V4O124-R4V4O12+4OH-，由ROH為強堿性陰離子交換樹脂可知，堿性條件下利用反應正向移動，流出液中主要為硫酸鉀，“沉釩”得到偏釩酸銨（NH4VO3）沉淀，“煅燒”時分解生成V2O5。

（1）“酸浸”時V2O5轉化為VO2+，反應的離子方程式為V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O，由上述分析可知濾渣1為SiO2；

（2）“氧化”中欲使3 mol的VO2+變為VO2+，由電子守恒可知，則需要氧化劑KClO3至少為3mol×（54）/[5（1）]=0.5mol；

（3）由上述分析分析可知濾渣2為Fe（OH）3、Al（OH）3；

（4）利用強堿性陰離子交換樹脂可“離子交換”和“洗脫”，則應選擇堿性條件下使用，且OH-濃度大反應逆向移動提高洗脫效率；由上述分析可知，流出液中主要為硫酸鉀，則“流出液”中陽離子最多的是K+；

（6）“煅燒”中發生反應的化學方程式為2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑。