为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣),科研人员研制了一种回收V2O5的新工艺,主要流程如图。

已知:i.部分含钒物质常温下在水中的溶解性如下表所示:
物质 | VOSO4 | V2O5 | NH4VO3 | (VO2)2SO4 |
溶解性 | 可溶 | 难溶 | 难溶 | 易溶 |
VO
+
2
VO
-
3
回答下列问题:
(1)用水浸泡废钒催化剂,为了提高单位时间内废钒的浸出率,可以采取的措施为
粉碎废钒
粉碎废钒
、粉碎废钒、搅拌或适当升温
粉碎废钒、搅拌或适当升温
(写两条)。(2)滤液1和滤液2中含钒的主要物质成分相同。在滤渣1中加入Na2SO3和过量H2SO4溶液发生反应的化学方程式为
V2O5+Na2SO3+2H2SO4=2VOSO4+Na2SO4+2H2O
V2O5+Na2SO3+2H2SO4=2VOSO4+Na2SO4+2H2O
。(3)生成
VO
+
2
6VO2+++3H2O═6+Cl-+6H+
C
l
O
-
3
VO
+
2
6VO2+++3H2O═6+Cl-+6H+
。C
l
O
-
3
VO
+
2
(4)结合化学用语,用平衡移动原理解释加入氨水的作用为
作用1:溶液中存在平衡:+2OH⇌+H2O,加入氨水,使OH-浓度增大,该平衡正移,从而使尽可能都转化为;作用2:溶液中存在平衡:NH4VO3(s)⇌(aq)+(aq),加入氨水,使浓度增大,该平衡逆移,从而使NH4VO3尽可能沉淀析出
VO
+
2
VO
-
3
VO
+
2
VO
-
3
NH
+
4
VO
-
3
NH
+
4
作用1:溶液中存在平衡:+2OH⇌+H2O,加入氨水,使OH-浓度增大,该平衡正移,从而使尽可能都转化为;作用2:溶液中存在平衡:NH4VO3(s)⇌(aq)+(aq),加入氨水,使浓度增大,该平衡逆移,从而使NH4VO3尽可能沉淀析出
。VO
+
2
VO
-
3
VO
+
2
VO
-
3
NH
+
4
VO
-
3
NH
+
4
(5)最后钒以NH4VO3的形式沉淀出来。以沉钒率(NH4VO3沉淀中V的质量和废催化剂中V的质量之比)表示该步反应钒的回收率。请解释如图温度超过80℃以后,沉钒率下降的可能原因是
原因1:温度升高,NH4VO3溶解度增大,沉钒率下降;原因2:温度升高,氨水受热分解逸出溶液,使浓度下降,沉钒率下降;原因3:温度升高,氨水受热分解逸出溶液,使OH-浓度下降,+2OH-⇌+H2O,该平衡逆移,导致浓度下降,沉钒率下降;原因4:平衡+2OH-⇌+H2O,正反应可能是放热反应,温度升高,该平衡逆移,导致浓度下降,沉钒率下降
NH
+
4
VO
+
2
VO
-
3
VO
-
3
VO
+
2
VO
-
3
VO
-
3
原因1:温度升高,NH4VO3溶解度增大,沉钒率下降;原因2:温度升高,氨水受热分解逸出溶液,使浓度下降,沉钒率下降;原因3:温度升高,氨水受热分解逸出溶液,使OH-浓度下降,+2OH-⇌+H2O,该平衡逆移,导致浓度下降,沉钒率下降;原因4:平衡+2OH-⇌+H2O,正反应可能是放热反应,温度升高,该平衡逆移,导致浓度下降,沉钒率下降
(写两条)。NH
+
4
VO
+
2
VO
-
3
VO
-
3
VO
+
2
VO
-
3
VO
-
3
(6)测定产品中V2O5的纯度称取ag产品,先用硫酸溶解,得到(VO2)2SO4溶液,再加入b1mLc1mol•L-1H2C2O4溶液(2
VO
+
2
M
n
O
-
4
182
(
b
1
c
1
-
2
.
5
b
2
c
2
)
1000
a
182
(
b
1
c
1
-
2
.
5
b
2
c
2
)
1000
a
【答案】粉碎废钒;粉碎废钒、搅拌或适当升温;V2O5+Na2SO3+2H2SO4=2VOSO4+Na2SO4+2H2O;6VO2+++3H2O═6+Cl-+6H+;作用1:溶液中存在平衡:+2OH⇌+H2O,加入氨水,使OH-浓度增大,该平衡正移,从而使尽可能都转化为;作用2:溶液中存在平衡:NH4VO3(s)⇌(aq)+(aq),加入氨水,使浓度增大,该平衡逆移,从而使NH4VO3尽可能沉淀析出;原因1:温度升高,NH4VO3溶解度增大,沉钒率下降;原因2:温度升高,氨水受热分解逸出溶液,使浓度下降,沉钒率下降;原因3:温度升高,氨水受热分解逸出溶液,使OH-浓度下降,+2OH-⇌+H2O,该平衡逆移,导致浓度下降,沉钒率下降;原因4:平衡+2OH-⇌+H2O,正反应可能是放热反应,温度升高,该平衡逆移,导致浓度下降,沉钒率下降;×100%
C
l
O
-
3
VO
+
2
VO
+
2
VO
-
3
VO
+
2
VO
-
3
NH
+
4
VO
-
3
NH
+
4
NH
+
4
VO
+
2
VO
-
3
VO
-
3
VO
+
2
VO
-
3
VO
-
3
182
(
b
1
c
1
-
2
.
5
b
2
c
2
)
1000
a
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:109引用:2难度:0.3
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