Question

钒及其化合物广泛用于催化剂和新型电池等。工业上以富钒炉渣(主要成分V₂O₅、Fe₂O₃和SiO₂等)为原料提取五氧化二钒的工艺流程如下图所示：

(1)该工艺流程中可以循环利用的物质有______________。

(2)焙烧炉中发生的主要反应化学方程式为___________________，焙烧炉中可用Na₂CO₃代替NaCl与富钒炉渣焙烧制得偏钒酸钠。用Na₂CO₃代替NaCl的优点是____________________。

(3)234g固体偏钒酸铵在煅烧过程中，固体的质量减少值(△W)随温度变化的曲线如图所示。其分解过程中_________。(NH₄VO₃相对分子质量为117)

a．先分解失去NH₃，再分解失去H₂O

b．先分解失去H₂O，再分解失去NH₃

c．同时失去H₂O和NH₃

d．同时失去H₂、N₂和H₂O

(4)为测定该产品的纯度，兴趣小组同学准确称取产品V₂O₅ 2.0 g，加入足量稀硫酸使其完全生成(VO₂)₂SO₄并配成250 mL溶液。取25.00 mL溶液用0.1000 mol· L^-1的H₂C₂O₄。标准溶液滴定，滴定到终点时消耗标准液10.00 mL。反应的离子方程式为：2VO₂⁺+ H₂C₂O₄+2H⁺==2VO²⁺+2CO₂↑+2H₂O。该产品的纯度为__________。

(5)V₂O₅具有强氧化性，能与盐酸反应生成氯气和VO⁺。该反应的离子反应方程式为____________。

Answer

NaCl NH4Cl O2+4NaCl+2V2O5===4NaVO3+2Cl2 无Cl2产生，不污染环境 a 91% V2O5+4Cl-+6H+===2VO++2Cl2+3H2O

【解析】富钒炉渣（主要成分为V2O5、Fe2O3和SiO2等）加氧气和NaCl焙烧，生成含有杂质的偏钒酸钠，用水溶解，过滤，滤液中加氯化铵和硫酸生成偏钒酸铵和氯化钠，过滤，滤渣为偏钒酸铵，滤液为氯化钠溶液，煅烧偏钒酸铵生成氨气和五氧化二钒，氨气用盐酸吸收可以得到氯化铵；（1）由流程分析可知，该工艺可循环利用的物质有NaCl、NH4Cl；（2）焙烧时V2O5与NaCl、氧气反应生成偏钒酸钠和氯气，其反应的方程式为：O2+4NaCl+2V2O5＝4NaVO3+2Cl2；用Na2CO3代替NaCl与富钒炉渣焙烧制得偏钒酸钠和二氧化碳，反应中没有氯气生成，不会污染环境；（3）根据NH4VO3在焙烧变化的图象可知：

2NH4VO3＝V2O5+2NH3↑+H2O

234g 34g 18g

减少值开始为0～34g，曲线到200℃时曲线开始平直；到约为300℃时又开始减少（H2O的质量），到350℃时减少18g时就不再变化，所以NH4VO3在焙烧过程中200℃时左右先失去氨；在300～350℃再失去水，故a正确；答案选a；（4）准确称取产品V2O5 2.0g，加入足量的稀硫酸使其完全生成(VO2)2SO4，并配成250mL溶液。取25.00mL溶液用0.1000mol/L的H2C2O4溶液滴定，消耗标准液10.00ml，已知离子方程式为2VO2++ H2C2O4+2H+＝2VO2++2CO2↑+2H2O，则n（VO2+）=2n（H2C2O4）=2×0.01L×0.1000mol/L，所以250ml溶液中n（VO2+）=2×0.01L×0.1000mol/L×250mL/25mL=0.02mol，所以n（V2O5）=0.01mol，其质量为0.01mol×182g/mol=1.82g，所以产品的纯度为1.82/2×100%=91%；（5）V2O5具有强氧化性，能与盐酸反应生成Cl2和VO+，其反应的离子方程式为：V2O5+4Cl-+6H+＝2VO++2Cl2↑+3H2O。