五氧化二釩常用于生產(chǎn)硫酸或石油精煉的催化劑。某化工廠從廢釩催化劑中(含有K2SO4、V2O5、V2O4、SiO2、Fe2O3、Al2O3等)回收五氧化二釩和硫酸鉀,既能避免環(huán)境污染,又能節(jié)約資源。回收工藝流程如圖1:
已知:①“酸浸”時V2O5和V2O4先與稀硫酸反應分別生成VO2+和VO2+。
②有機萃取劑萃取VO2+的能力比萃取VO2+的能力強。
③溶液中VO2+與VO3-可相互轉化:VO2++H2O?VO3-+2H+。
(1)“酸浸”時,F(xiàn)eSO4的作用是
在酸性條件下,將VO2+還原為VO2+
在酸性條件下,將VO2+還原為VO2+
。
(2)濾渣2的成分主要有 Fe(OH)3、Al(OH)3
Fe(OH)3、Al(OH)3
(填化學式)。
(3)“萃取”和“反萃取”時,將發(fā)生R2(SO4)n(水層)+2nHA(有機層)?2RAn(有機層)+nH2SO4(水層)(R表示VO2+,HA表示有機萃取劑),“反萃取”操作加入的試劑是 H2SO4
H2SO4
(填化學式)。
(4)“氧化”過程中發(fā)生反應的離子方程式為 3H2O+ClO3-+6VO2+=6VO2++Cl-+6H+
3H2O+ClO3-+6VO2+=6VO2++Cl-+6H+
。
若該廢釩催化劑中V2O5的含量為10%(原料中所有的釩已換算成V2O5)。該廠檢驗科實驗室取100g待處理樣品,按照上述流程進行實驗。當加入150mL0.1mol?L-1的KClO3溶液時,溶液中的釩元素恰好完全反應,則該工藝中釩的最大回收率是 81.9
81.9
%(假設與KClO3反應后的操作步驟中釩元素無損失)。
(5)沉釩率是回收釩的關鍵之一。
①“沉釩”時,釩元素主要以 VO3-
VO3-
形式存在(填相應的離子符號)。
②實驗發(fā)現(xiàn),溫度超過80℃以后沉釩率下降(如圖2),可能的原因是 溫度升高,一水合氨受熱分解,氨氣逸出,使OH-濃度下降,VO2++H2O?VO3-+2H+,該平衡逆移,導致VO3-濃度下降,沉釩率下降
溫度升高,一水合氨受熱分解,氨氣逸出,使OH-濃度下降,VO2++H2O?VO3-+2H+,該平衡逆移,導致VO3-濃度下降,沉釩率下降
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