Question

在生產(chǎn)硫酸的釩廢催化劑中，部分釩仍以V₂O₅形式存在，還有部分以VOSO₄形式存在，約占總釩的30%～70%．工業(yè)上對(duì)廢釩催化劑回收處理的工藝流程如下：

回答下列問(wèn)題：
（1）“酸浸”是將釩廢催化劑中V₂O₅轉(zhuǎn)變成可溶于水的VOSO₄（完全電離），請(qǐng)寫出該反應(yīng)的離子方程式______；酸浸液經(jīng)分離凈化后與水浸液合并，用氯酸鉀氧化，使VOSO₄氧化成可溶于水的（VO₂）₂SO₄[（VO₂）₂SO₄完全電離，氯元素被還原為Cl^-]，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的離子方程式：______．
（2）加入適量的NH₄Cl，釩以偏釩酸銨（NH₄VO₃）的形式沉淀析出．經(jīng)過(guò)濾、焙燒可得到紅棕色產(chǎn)品V₂O₅．在整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中沒(méi)有涉及到的反應(yīng)有______（填字母）
A．化合反應(yīng)     B．分解反應(yīng)     C．復(fù)分解反應(yīng)      D．置換反應(yīng)
（3）在含有18.5gV₂O₅的樣品中滴加60.00mL濃度為10.00mol?L^-1HCl溶液，恰好完全反應(yīng)（雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)），生成2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氯氣，則生成物中V的化合價(jià)為______．
（4）上述滴加鹽酸過(guò)程需要用滴定管，滴定管也常用于測(cè)定一定體積溶液中某溶質(zhì)的含量，如果用蒸餾水洗滌滴定管后，就直接加入標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，則對(duì)滴定結(jié)果的影響是______．若錐形瓶用蒸餾水洗滌后，就直接裝入待測(cè)溶液進(jìn)行滴定，則對(duì)滴定結(jié)果的影響是______（以上填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”）．

Answer 1

解：（1）根據(jù)題意和流程圖中的轉(zhuǎn)化，“酸浸”是將釩廢催化劑中V₂O₅轉(zhuǎn)變成可溶于水的VOSO₄，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)；含VOSO₄的酸浸液經(jīng)分離凈化后與水浸液（含VOSO₄）合并，用氯酸鉀氧化，使VOSO₄氧化成完全電離可溶于水的（VO₂）₂SO₄，氯元素被還原為Cl^-，根據(jù)化合價(jià)的升降寫出離子方．
故答案為：V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺=2VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O   C1O₃^-+6VO²⁺+3H₂O=6VO₂⁺+6H⁺+C1^-；
（2）整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中涉及的反應(yīng)類型有復(fù)分解反應(yīng)（加入氯化銨）、氧化還原反應(yīng)（加入亞硫酸鈉、加入氯酸鉀）；不涉及化合反應(yīng)、置換反應(yīng)．故答案為：A、D        
（3n（V₂O₅）=18.2g/182g?mol^-1=0.1mo1，n（Cl₂）=2.24L/22.4L?mol^-1=0.1 mol，五氧化二釩把濃鹽酸氧化為氯氣，本身被還原的價(jià)態(tài)是所求的化合價(jià)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的電子守恒，設(shè)反應(yīng)后V的化合價(jià)為x，根據(jù)電子得失守恒得：0.1 mol×2=0.1 mol×2（5一x），則x=+4．故答案為；+4價(jià)；
（4）滴定管是準(zhǔn)確量取、準(zhǔn)確測(cè)定溶液體積所使用的一種量具，蒸餾水洗滌后必須用待裝液洗滌后方可裝標(biāo)準(zhǔn)液，否則會(huì)稀釋標(biāo)準(zhǔn)液，使結(jié)果偏高；錐形瓶中蒸餾水不影響待測(cè)液溶質(zhì)的量，故答案：偏高； 無(wú)影響；
分析：（1）廢催化劑中釩元素主要以難溶的V₂O₅和易溶的VOSO₄形式存在，粉碎后水浸后過(guò)濾，得到含VOSO₄的濾液Ⅰ，和沉淀V₂O₅；沉淀經(jīng)酸浸溶解在硫酸中，形成含VO₂⁺離子的溶液，再加入亞硫酸鈉，會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺=2VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O，過(guò)濾后得到濾液Ⅱ，成分主要是VOSO₄，經(jīng)分離凈化后與水浸液合并，加入氯酸鉀氧化，使VOSO₄氧化成可溶于水完全電離的（VO₂）₂SO₄，氯元素被還原為Cl^-，從而根據(jù)氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)寫出離子方程；
（2）加入適量的氯化銨，目的是讓VO₂⁺離子轉(zhuǎn)化為偏釩酸銨（NH₄VO₃）的形式沉淀析出，經(jīng)過(guò)濾、焙燒分解可得到紅棕色產(chǎn)品V₂O₅；整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中涉及的反應(yīng)類型有復(fù)分解反應(yīng)（加入氯化銨）、氧化還原反應(yīng)（加入亞硫酸鈉、加入氯酸鉀）；不涉及化合反應(yīng)、置換反應(yīng)；
（3）根據(jù)題意V₂O₅與濃度為10.00mol?L^-1HCl溶液（濃鹽酸溶液）反應(yīng)生成氯氣，說(shuō)明發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，負(fù)一價(jià)氯離子被氧化為氯氣，V₂O₅被還原為設(shè)為x，則n（V₂O₅）=18.2g/182g?mol^-1=0.1mo1，n（Cl₂）=2.24L/22.4L?mol^-1=0.1 mol，根據(jù)電子得失守恒得：0.1 mol×2=0.1 mol×2（5一x），則x=+4；
（4）滴定反應(yīng)用到的滴定管，可以用于滴定實(shí)驗(yàn)，也可準(zhǔn)確取用一定體積的溶液，也常用于測(cè)定一定體積溶液中某溶質(zhì)的含量，使用時(shí)如果用蒸餾水洗滌滴定管后，就直接加入標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，標(biāo)準(zhǔn)液被稀釋，實(shí)驗(yàn)時(shí)多消耗標(biāo)準(zhǔn)液，測(cè)的結(jié)果偏高；若錐形瓶用蒸餾水洗滌后，就直接裝入待測(cè)溶液進(jìn)行滴定，由于待測(cè)液是準(zhǔn)確取用的，所含溶質(zhì)一定，錐形瓶中有水稀釋了待測(cè)液，使滴定實(shí)驗(yàn)時(shí)間增長(zhǎng)，但不會(huì)影響測(cè)定結(jié)果；
點(diǎn)評(píng)：本題考查了金屬回收利用的流程設(shè)計(jì)、氧化還原反應(yīng)的運(yùn)用和判斷、氧化還原反應(yīng)的電子守恒計(jì)算運(yùn)用、滴定過(guò)程中滴定管的正確使用和滴定實(shí)驗(yàn)中的誤差分析．