Question

为回收利用废钒催化剂(含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣)，科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：

部分含钒物质在水中的溶解性如下：

物质	VOSO4	V2O5	NH4VO3	(VO2)2SO4
溶解性	可溶	难溶	难溶	易溶

回答下列问题：

（1）工业由V₂O₅冶炼金属钒常用铝热剂法，该反应的氧化剂为______________________；

（2）滤液中含钒的主要成分为_____________(填化学式)．

（3）该工艺中反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一，该步反应的离子方程式______________________；沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数(NH₄Cl加入质量与料液中V₂O₅的质量比)和温度．根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为______、_____℃。

（4）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定(VO₂)₂SO₄溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，反应方程式为：2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺=2VOⁿ⁺+2CO₂↑+mH₂O，其中n、m分别为______、_____。

Answer

（1）3V2O5+10Al6V+5Al2O3 （2）VOSO4 （3）NH4++VO3-=NH4VO3↓ 4 80℃（4）2、2

【解析】

试题分析：（1）铝与五氧化二钒反应生成钒与氧化铝，反应方程式为3V2O5+10Al6V+5Al2O3；

（2）废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣，由于V2O5为难溶物，所以滤液中含钒的主要成分为VOSO4；

（3）根据NH4VO3难溶于水，利用复分解反应沉淀VO3-，离子方程式为：NH4++VO3-=NH4VO3↓，根据沉钒率与沉淀温度的图象可知，在80℃时沉矾率最高为98%，再根据氯化铵系数与沉钒率可知，氯化铵系数为4时沉钒率最高，所以最佳控制氯化铵系数和温度分别为：4，80℃；

（4）2VO2++H2C2O4+2H+═2VOn++2CO2↑+mH2O，根据电荷守恒，2n=1×2+1×2，解得n=2；再根据氢原子质量守恒看得：2+2=2m，则m=2。

考点：考查铝热反应、氧化还原反应、离子反应、电化学等知识，正确分析、理解工业流程是解题关键。