Question

4．用離子交換法從廢釩催化劑（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性殘渣）中回收釩工藝的主要流程如圖1：

部分含釩物質在水中的溶解性如表：

物質	VOSO4	V2O5	NH4VO3	（VO2）2SO4
溶解性	可溶	難溶	難溶	易溶

回答下列問題：
（1）濾液中含釩的主要成分為VOSO₄ （填化學式）．
（2）反應①的離子方程式為V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺═VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O
（3）反應②中1mo1KClO₃參加反應，電子轉移的數目為6mol
（4）反應③的離子方程為NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓，該反應沉釩率的高低除受溶液pH影響外，還需要控制溫度．根據圖2判斷最佳溫度為80℃
（5）工業由V₂O₅，冶煉金屬釩常用鋁熱劑法，該反應的化學方程為3V₂O₅+10Al $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6V+5Al₂O₃．

Answer 1

分析 （1）根據廢釩催化劑的組成及表中數據判斷濾液主要成分；
（2）由題意和流程圖可知反應①的目的，將V₂O₅ 轉化為可溶性的VOSO₄，便于分離提純；
（3）KClO₃為氧化劑，可被還原生成氯離子；
（4）該工藝中反應③的沉淀率（又稱沉釩率）是回收釩的關鍵之一，銨根離子和VO₃^-反應生成難溶性的NH₄VO₃；
（5）鋁與五氧化二釩反應生成釩與氧化鋁．

解答 解：（1）廢釩催化劑中含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性殘渣，由于V₂O₅為難溶物，所以濾液中含釩的主要成分為VOSO₄，
故答案為：VOSO₄ ；
（2）反應①的目的是把難溶的五氧化二釩還原為溶于水的VOSO₄，該反應的離子方程式為：V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺═VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺═VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O；
（3）KClO₃為氧化劑，化合價由+5價降低到-1價，則1mo1KClO₃參加反應，電子轉移的數目為6mol，故答案為：6mol；
（4）該工藝中反應③的沉淀率（又稱沉釩率）是回收釩的關鍵之一，銨根離子和VO₃^-反應生成難溶性的NH₄VO₃，根據NH₄VO₃難溶于水，利用復分解反應沉淀VO₃^-，離子方程式為：NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓，根據圖2判斷最佳溫度為沉淀率最高的，應為80℃．
故答案為：NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓；80℃；
（5）鋁與五氧化二釩反應生成釩與氧化鋁，反應方程式為3V₂O₅+10Al $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6V+5Al₂O₃，故答案為：3V₂O₅+10Al $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6V+5Al₂O₃．

點評 本題考查了金屬的回收與資源保護、鋁熱反應原理等知識，為高頻考點，側重于學生的分析、實驗能力的考查，題目難度中等，正確分析、理解工業流程是解題關鍵，注意明確鋁熱反應原理．