Question

【題目】五氧化二釩（V2O5）是重要的催化劑，可用某釩礦石（含有 V2O3、Fe、Al2O3等）來制備，工藝流程如下：

請回答下列問題：

（1） 釩礦石“粉碎”的目的為__________。

（2）“濾渣1” 中除 Al2O3、 Fe(VO3)2、 Fe(VO3)3外，還含有__________（填化學式）。

（3）“酸浸”時，若用硝酸代替雙氧水和鹽酸，弊端為__________。

（4）“濾渣 2” 的主要成分為 MgCO3、Fe(OH)3和 Al(OH)3，其中生成 Al(OH)3的離子方程式為__________。

（5） 若“凈化Ⅰ” 時直接加入足量的(NH4)2CO3，可能導致的后果為__________。

（6）“煅燒”時，還生成參與大氣循環的氣體，該反應的化學方程式為__________。

（7）產品中 V2O5純度的測定： 稱取產品 a g， 先用硫酸溶解，得到(VO2)2SO4溶液；再加入 V1 mL c1 mol·L－1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液（VO2＋＋2H＋＋Fe2＋＝VO2＋＋Fe3＋＋H2O）； 最后用 c2 mol·L－1 KMnO4溶液滴定過量的(NH4)2Fe(SO4)2至終點，消耗 KMnO4標準溶液的平均體積為 V2 mL。假設雜質不參與反應，則產品中 V2O5的質量分數為__________%。

Answer 1

【答案】 增大釩礦石的比表面積，加快焙燒速率， 使焙燒充分 MgO 生成氮的氧化物等有毒氣體，污染環境 2Al3＋＋3CO32－＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋3CO2↑ 生成 NH4VO3沉淀， 使釩的利用率降低 4NH4VO3＋3O2 2V2O5＋2N2＋8H2O

【解析】（1） 釩礦石“粉碎”增大反應物的接觸面積，加快反應速率，即目的為增大釩礦石的比表面積，加快焙燒速率，使焙燒充分。（2）碳酸鎂高溫下易分解生成氧化鎂和CO2，所以“濾渣1” 中除 Al2O3、Fe(VO3)2、Fe(VO3)3外，還含有MgO。（3）“酸浸”時，若用硝酸代替雙氧水和鹽酸，硝酸鋇還原為氮的氧化物，因此弊端為生成氮的氧化物等有毒氣體，污染環境。（4）溶液中鋁離子和碳酸根水解相互促進生成氫氧化鋁，因此其中生成 Al(OH)3的離子方程式為2Al3＋＋3CO32－＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋3CO2↑。（5） 若“凈化Ⅰ” 時直接加入足量的(NH4)2CO3會生成NH4VO3沉淀，從而使釩的利用率降低。（6）“煅燒”時，還生成參與大氣循環的氣體，該氣體是氮氣，反應的化學方程式為4NH4VO3＋3O2 2V2O5＋2N2＋8H2O。（7）根據電子得失守恒可知剩余亞鐵離子的物質的量是0.001V2c2mol×5，因此參與反應VO2＋＋2H＋＋Fe2＋＝VO2＋＋Fe3＋＋H2O的亞鐵離子是0.001V1c1mol－0.001V2c2mol×5，所以V原子的物質的量是0.001V1c1mol－0.001V2c2mol×5，則根據V原子守恒可知產品中V2O5的質量分數為 ＝。