Question

廢釩催化劑的主要成分是V₂O₅、VOSO₄、K₂SO₄、SiO₂和Fe₂O₃等，現欲利用以下工藝流程回收V₂O₅。

回答下列問題：
（1） VOSO₄中，V元素的化合價為_______，①中產生的廢渣的主要成分是_________。
（2）配平④中反應的離子方程式：

（3）25℃時，取樣進行實驗分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間的關系如下表：

試判斷在實際生產時，⑤中加入氨水調節溶液的最佳pH為______________。
（4）生產時，將②中的酸性萃余液循環用于①中的水浸。在整個工藝流程中，可循環利用的物質還有________________。
（5）成品V₂O₅可通過鋁熱反應來制取金屬釩，寫出該反應的化學方程式：______________________________________。

Answer 1

（1）＋4；SiO₂（2）1；6；6；6；1；3（3）1.7（4）有機萃取劑、氨水（或氨氣）
（5）10Al+3V₂O₅6V+5Al₂O₃

試題分析：（1）VOSO₄中離子SO₄^2-為-2價，O^2-為-2價，根據化合價守恒，故V元素為+4價；廢釩催化劑（主要成分V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等）酸溶后，V₂O₅、Fe₂O₃和酸反應，二氧化硅不與酸反應，過濾得到濾渣為二氧化硅（2）依據氧化還原反應元素化合價變化和電子守恒原子守恒分析配平，反應物中ClO₃^-中Cl元素是+5價，VO²⁺中V元素是+4價，產物中Cl^-是-1價，VO³⁺是+5價，依據電子守恒、原子守恒配平得到離子方程式為：ClO₃^-+6VO²⁺+6H⁺=6VO³⁺+Cl^-+3H₂O，故答案為：1；6；6；6；1；3（3）根據表中數據判斷，⑤中加入氨水，調節溶液pH最佳值為1.7，此時釩沉淀率達到最大（4）分析流程圖，物質參加反應，反應過程中又生成的物質，或重復利用的物質可以循環利用，流程中有機萃取劑、氨氣可以循環利用，故答案為：有機萃取劑；氨氣（5）鋁熱反應是金屬鋁在高溫環境下對金屬氧化物進行還原產生金屬單質的反應，則反應物為V₂O₅和Al產物為Al₂O₃與V，根據反應中化合價守恒，故反應方程式：10Al+3V₂O₅6V+5Al₂O₃