Question

【題目】-釩和五氧化二釩在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，某工廠從釩渣(主要成分有 V2O3、FeO，還含有少量 CuO、Al2O3 等)中回收金屬，工藝流程如圖：

已知：①KspCu(OH)2=1.0×10-21，KspFe(OH)3=4.0×10-38 ，KspFe(OH)2=8.0×10-16

②NH4VO3 難溶于水，(VO2)2SO4 易溶于水。

(1)制取純凈的 Al2O3 需要經(jīng)過“一系列操作”為過濾、___、___。

(2)濾渣 1 在“煅燒”過程中，主要成分 V2O3 轉(zhuǎn)化為可溶性 NaVO3，寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式______ 。

(3)加入稀硫酸后，酸浸液中 VO與 VO能大量共存的原因是______ (用離子方程式解釋)。

(4)常溫下調(diào)節(jié)酸浸液的 pH=___，即可以完全除去鐵、銅兩種元素對應(yīng)的離子； 實際 pH 值要調(diào)整到 8，其目的是______。

(5)請寫出煅燒濾渣 3 時，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 ________。

Answer 1

【答案】洗滌 灼燒 V2O3+Na2CO3+O2 2NaVO3+CO2 VO+2H+VO+H2O(反過來寫也得分) 6 使 VO+H2OVO+2H+平衡正向移動(或使 VO+2H+VO+H2O逆向移動)，VO更多轉(zhuǎn)化為 VO 2NH4VO32NH3↑+V2O5+H2O

【解析】

根據(jù)釩渣中主要成分有V2O3、FeO，還含有少量的CuO、Al2O3，加NaOH溶液時發(fā)生Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O，濾液1中通入足量二氧化碳生成Al(OH)3沉淀，過濾后，洗滌、灼燒得到Al2O3；根據(jù)濾渣1含V2O3、FeO、CuO，煅燒時主要發(fā)生V2O3與Na2CO3、O2反應(yīng)生成NaVO3和CO2，據(jù)此寫出化學(xué)方程形式；且FeO被氧化為Fe2O3，加酸溶液時溶液中含鐵離子、銅離子，濾渣2為Fe(OH)3、Cu(OH)2，由Ksp可知，保證銅離子完全沉淀時，鐵離子已經(jīng)完全沉淀，計算需要調(diào)節(jié)的pH值；實際pH值要調(diào)整到8，使化學(xué)平衡移動，VO更多的轉(zhuǎn)化為VO，在濾液2中加入(NH4)2SO4溶液，生成NH4VO3沉淀，煅燒得到V2O5，以此來解答。

(1)因為濾液1中主要存在AlO2-，通入足量的CO2，發(fā)生AlO2-+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-反應(yīng)，由Al(OH)3沉淀制取純凈的Al2O3，需要經(jīng)過過濾、洗滌、灼燒(或煅燒)；答案為洗滌、灼燒(煅燒)。

(2)煅燒時，濾渣1的主要成分V2O3轉(zhuǎn)化為可溶性NaVO3，釩元素由+3價失電子變?yōu)?/span>+5價，V2O3作還原劑，空氣中O2得電子作氧化劑，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2CO3+V2O3+O22NaVO3+CO2；答案為：Na2CO3+V2O3+O22NaVO3+CO2。

(3)加入稀硫酸后，酸浸液中VO3-與VO2+存在VO+2H+VO+H2O或VO+H2OVO+2H+化學(xué)平衡，因而能大量共存。答案為：VO+2H+VO+H2O或VO+H2OVO+2H+。

(4)加酸溶液時溶液中含鐵離子、銅離子，濾渣2為Fe(OH)3、Cu(OH)2，當(dāng)c(Fe3+)＜10-5mol/L時，則鐵離子沉淀完全，根據(jù)Ksp=c(Fe3+)×c3(OH-)，所以c(OH-)==mol/L=1.58×10-11mol/L，當(dāng)c(Cu2+)＜10-5mol/L，則銅離子沉淀完全，根據(jù)Ksp=c(Cu2+)×c2(OH-)，所以c(OH-)==mol/L=10-8mol/L，因而使Fe3+沉淀完全所需的OH-濃度遠(yuǎn)小于使Cu2+沉淀完全所需的OH-濃度，則保證銅離子完全沉淀時，鐵離子早已經(jīng)沉淀完全，則由Cu2+沉淀完全所需的c(OH-)=10-8mol/L可知，常溫下調(diào)節(jié)酸浸液的pH=6，即可以完全除去鐵、銅兩種元素對應(yīng)的離子，由于VO與VO存在①VO+H2OVO+2H+或②VO+2H+VO+H2O化學(xué)平衡，所以實際pH值要調(diào)整到8，使上述平衡①正向移動，或使②逆向移動，VO更多的轉(zhuǎn)化為VO；答案為6；使VO+H2OVO+2H+平衡正向移動，或使VO+2H+VO+H2O化學(xué)平衡逆向移動，VO更多的轉(zhuǎn)化為VO。

(5)由題圖轉(zhuǎn)化關(guān)系和給予的信息可知，濾液2中加入(NH4)2SO4溶液，產(chǎn)生NH4VO3沉淀，過濾，濾渣 3是NH4VO3，煅燒生成V2O5、NH3和H2O，其化學(xué)方程式為2NH4VO32NH3↑+V2O5+H2O↑；答案為2NH4VO32NH3↑+V2O5+H2O↑。