Question

【題目】利用釩鈦磁鐵礦冶煉后產(chǎn)生的釩渣（主要含FeO·V2O3、Al2O3、SiO2及少量可溶性磷酸鹽）生產(chǎn)V2O5的工藝流程如下，回答下列問題：

已知：①V2O5、Al2O3、SiO2可與Na2CO3、NaCl組成的混合鈉鹽在高溫下反應(yīng)，并轉(zhuǎn)化為NaVO3、NaAlO2、Na2SiO3等可溶性鈉鹽。

②AlO+4H+=Al3++2H2O。

（1）焙燒Ⅰ包括氧化和鈉化成鹽兩個過程，氧化的目的是獲得V2O5，寫出氧化過程中FeO·V2O3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式________；廢渣Ⅰ的主要成分是________；精制Ⅰ中加鹽酸調(diào)pH的主要作用是________，加入NH3·H2O后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________。

（2）精制Ⅱ中加入CaCl2溶液除去磷酸鹽，pH過小時影響除磷效果的原因是________；pH過大時，沉淀量增大的原因是________。

（3）沉釩所得NH4VO3沉淀需進(jìn)行洗滌，洗滌時除去的陰離子主要是________。NH4VO3在500℃時焙燒脫氨制得產(chǎn)品V2O5，反應(yīng)方程式為2NH4VO3V2O5+H2O↑+2NH3↑。但脫氨過程中，部分V2O5會轉(zhuǎn)化成V2O4，反應(yīng)中氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為3:2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。

Answer 1

【答案】4FeO·V2O3 + 5O2 2Fe2O3 + 4V2O5 Fe2O3 [或Fe(OH)3] 除Si并轉(zhuǎn)化AlO2-寫“除Si”即得分） Al3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓ + 3NH H+ + NH3·H2O = H2O + NH（寫出第一個離子方程式即得分） 形成溶解度較大的酸式鹽（或形成溶解度較大的磷酸氫鈣和/或磷酸二氫鈣） 產(chǎn)生了Ca(OH)2沉淀 Cl－ 3V2O5 + 2NH33V2O4 + N2 + 3H2O

【解析】

氧化過程FeO·V2O3生成對應(yīng)的金屬氧化物Fe2O3和V2O5；經(jīng)過氧化和鈉化后，V2O5、Al2O3、SiO2均轉(zhuǎn)化為可溶性鹽，Fe2O3[或Fe(OH)3]成為濾渣；精制Ⅰ中加鹽酸調(diào)pH為了和SiO32-反應(yīng)生成硅酸沉淀，將AlO2-轉(zhuǎn)化為Al3+；加入NH3·H2O后與Al3+發(fā)生反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀；精制Ⅱ中加入CaCl2溶液生成磷酸鈣沉淀，除去磷酸鹽，沉釩時加入試劑NH4Cl，所得NH4VO3沉淀，焙燒得到產(chǎn)品，據(jù)此分析。

（1）氧化過程FeO·V2O3生成對應(yīng)的金屬氧化物Fe2O3和V2O5，化學(xué)方程式為：4FeO·V2O3 + 5O22Fe2O3 + 4V2O5；經(jīng)過氧化和鈉化后，V2O5、Al2O3、SiO2均轉(zhuǎn)化為可溶性鹽，Fe2O3 [或Fe(OH)3]成為濾渣；精制Ⅰ中加鹽酸調(diào)pH為了和SiO32-反應(yīng)生成硅酸沉淀，將AlO2-轉(zhuǎn)化為Al3+；加入NH3·H2O后與Al3+發(fā)生反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀，還可以中和酸，反應(yīng)方程式為：、，故答案為：4FeO·V2O3 + 5O2 2Fe2O3 + 4V2O5；Fe2O3 [或Fe(OH)3]；除Si并轉(zhuǎn)化AlO2-(寫“除Si”即得分)；，（寫出第一個離子方程式即得分）；

（2）精制Ⅱ中加入CaCl2溶液生成磷酸鈣沉淀，除去磷酸鹽，pH過小時形成溶解度較大的酸式鹽；pH過大時易形成Ca(OH)2沉淀，故答案為：形成溶解度較大的酸式鹽（或形成溶解度較大的磷酸氫鈣和/或磷酸二氫鈣）；產(chǎn)生了Ca(OH)2沉淀；

（3）沉釩時加入試劑NH4Cl，因此所得NH4VO3沉淀含有陰離子主要為Cl-；脫氨過程中，部分V2O5會轉(zhuǎn)化成V2O4，且反應(yīng)中氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為3:2，則V2O5為氧化劑，NH3為還原劑，還原產(chǎn)物為V2O4，氧化產(chǎn)物為N2，則氧化還原方程式為：3V2O5 + 2NH3 3V2O4 + N2 + 3H2O，故答案為：Cl－；3V2O5 + 2NH3 3V2O4 + N2 + 3H2O。