Question

利用某冶金行业产生的废渣(主要含，还有少量、等杂质)可以制备，生产流程如下：

已知：微溶于水、溶于碱生成(加热生成)，具有强氧化性。向溶液中加酸，不同对应的主要存在形式如表：

		10.6~12	约8.4	3~8	约2	<1
存在形式

回答下列问题：

(1)“焙烧”后V元素转化为，元素转化为________(写化学式)。

(2)欲除尽磷元素(即)，最终溶液中的浓度至少为________(已知)。

(3)“沉钒”过程中，由8.5到5.0发生反应的离子方程式为________；最终需要控制约为________；“沉钒”最终得到的主要含钒物质是________(写化学式)。

(4)“还原”和“转化”过程中主要反应的离子方程式分为________、________。

Answer

2

【解析】

结合题干信息，根据(NH4)5(VO)6(CO3)4(OH)9·10H2O的生产流程分析，废渣加入Na2CO3在空气中焙烧得到NaVO3和Na2SiO3，Na3PO4，水浸后加入MgSO4得到H2SiO3和Mg3(PO4)2的滤渣除去，滤液加入稀硫酸沉钒最终得到V2O5，过滤，再加入稀硫酸溶解得到VO2+，加入HCOOH还原得到VO2+，加入NH4HCO3转化得到产品，据此分析解答。

(1)由上述分析可知，废渣加入Na2CO3在空气中焙烧得到NaVO3和Na2SiO3，Na3PO4，故答案为：Na2SiO3；

(2)因为Ksp[Mg3(PO4)2]=c3(Mg2+)·c2(PO43-)，已知Ksp[Mg3(PO4)2]=1.0×10-24，假设PO43-刚好完全除尽，即c(PO43-)=1.0×10-5mol·L-1，则，即溶液中Mg2+的浓度至少为，故答案为：；

(3)结合已知数据分析可知，“沉钒”过程中，pH由8.5到5.0主要发生的反应时V3O93-转化为V10O286-，反应的离子方程式为：10V3O93-+12H+===3V10O286-+6H2O，沉钒最终得到的物质时V2O5，所需要控制的pH约为2，故答案为：10V3O93-+12H+===3V10O286-+6H2O；2；V2O5；

(4)根据上述分析，“还原”过程中HCOOH将VO2+还原得到VO2+，自身被氧化为CO2，根据氧化还原反应的规律得到离子反应方程式为：2VO2++HCOOH+2H+===2VO2++CO2↑+2H2O，“转化”时，NH4HCO3与上一步还原得到VO2+反应得到产品，反应的离子反应方程式方程式为：5NH4++6VO2++17HCO3-+6H2O===(NH4)5(VO)6(CO3)4(OH)9·10H2O+13CO2↑，故答案为：2VO2++HCOOH+2H+===2VO2++CO2↑+2H2O；5NH4++6VO2++17HCO3-+6H2O===(NH4)5(VO)6(CO3)4(OH)9·10H2O+13CO2↑。