题目
(2023·山东济南一模)工业上利用石煤矿粉-|||-(主要含V2O3及少量Al2O3、S O2)为原料生-|||-产V2O5,工艺流程如图所示。-|||-NaCl(s)气体I 水 Ca(OH)2 NH4)2CO3 NH4Cl-|||-煤-|||-矿粉 → 焙烧 水溶 转沉 转化 沉钒-|||-O2水蒸气 滤渣I 滤液I 滤渣Ⅱ 滤液Ⅱ-|||-气体Ⅱ-|||-V2O5 煅烧-|||-已知:①"水溶""转沉""转化"后,所得含钒物质-|||-依次为NaVO3、Ca 3(VO4)2、(NH4)3VO4。-|||-②不同pH下,V () 在溶液中的主要存在形-|||-式见下表。-|||-pH backsim 6 backsim 8 backsim 10 backsim 12-|||-主要离子 _(2) _(3) ({V)_(2)(O)_(7)}^- (V{O)_(4)}^--|||-③25℃时, _(sp)(N(H)_(4)v(O)_(3))=1.6times (10)^-3-|||-回答下列问题:-|||-(1)"焙烧"时,V2 O3发生反应的化学方程式为-|||-__-|||-(2)滤液I的成分为 __ (填化学式);先-|||-"转沉"后"转化"的目的是 __(2023·山东济南一模)工业上利用石煤矿粉-|||-(主要含V2O3及少量Al2O3、S O2)为原料生-|||-产V2O5,工艺流程如图所示。-|||-NaCl(s)气体I 水 Ca(OH)2 NH4)2CO3 NH4Cl-|||-煤-|||-矿粉 → 焙烧 水溶 转沉 转化 沉钒-|||-O2水蒸气 滤渣I 滤液I 滤渣Ⅱ 滤液Ⅱ-|||-气体Ⅱ-|||-V2O5 煅烧-|||-已知:①"水溶""转沉""转化"后,所得含钒物质-|||-依次为NaVO3、Ca 3(VO4)2、(NH4)3VO4。-|||-②不同pH下,V () 在溶液中的主要存在形-|||-式见下表。-|||-pH backsim 6 backsim 8 backsim 10 backsim 12-|||-主要离子 _(2) _(3) ({V)_(2)(O)_(7)}^- (V{O)_(4)}^--|||-③25℃时, _(sp)(N(H)_(4)v(O)_(3))=1.6times (10)^-3-|||-回答下列问题:-|||-(1)"焙烧"时,V2 O3发生反应的化学方程式为-|||-__-|||-(2)滤液I的成分为 __ (填化学式);先-|||-"转沉"后"转化"的目的是 __
题目解答
答案
解析
步骤 1：焙烧反应
在焙烧过程中，V2O3与氧气、NaCl和水蒸气反应生成NaVO3和HCl。
步骤 2：滤液I成分
滤液I主要含有NaOH，因为NaCl在焙烧过程中生成了HCl，而HCl与水反应生成NaOH。
步骤 3：转沉和转化目的
先"转沉"后"转化"的目的是富集钒元素，通过化学反应将钒元素从溶液中沉淀出来，再通过转化反应将其转化为可溶性化合物。
步骤 4：滤渣Ⅱ的处理
滤渣Ⅱ经高温煅烧后水浸，所得物质可导入"转沉"操作单元中循环使用。
步骤 5：沉钒过程
在"沉钒"过程中，加入过量NH4Cl是为了调节溶液pH，将${V{O}_{4}}^{3-}$转化为${V{O}_{3}}^{-}$，并利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能完全析出。
步骤 6：计算c(NH4+)的最小值
根据${K}_{sp}(N{H}_{4}V{O}_{3})=1.6\times {10}^{-3}$，计算c(NH4+)的最小值。
步骤 7：V2O5转化为V2O4的反应
在反应体系中，若不及时分离出气体Ⅱ，部分V2O5会转化成V2O4，反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3:2，该反应的化学方程式为$3{V}_{2}{O}_{5}+2N{H}_{3}\xlongequal {高温}3{V}_{2}{O}_{4}+{N}_{2}+3{H}_{2}O$。
在焙烧过程中，V2O3与氧气、NaCl和水蒸气反应生成NaVO3和HCl。
步骤 2：滤液I成分
滤液I主要含有NaOH，因为NaCl在焙烧过程中生成了HCl，而HCl与水反应生成NaOH。
步骤 3：转沉和转化目的
先"转沉"后"转化"的目的是富集钒元素，通过化学反应将钒元素从溶液中沉淀出来，再通过转化反应将其转化为可溶性化合物。
步骤 4：滤渣Ⅱ的处理
滤渣Ⅱ经高温煅烧后水浸，所得物质可导入"转沉"操作单元中循环使用。
步骤 5：沉钒过程
在"沉钒"过程中，加入过量NH4Cl是为了调节溶液pH，将${V{O}_{4}}^{3-}$转化为${V{O}_{3}}^{-}$，并利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能完全析出。
步骤 6：计算c(NH4+)的最小值
根据${K}_{sp}(N{H}_{4}V{O}_{3})=1.6\times {10}^{-3}$，计算c(NH4+)的最小值。
步骤 7：V2O5转化为V2O4的反应
在反应体系中，若不及时分离出气体Ⅱ，部分V2O5会转化成V2O4，反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3:2，该反应的化学方程式为$3{V}_{2}{O}_{5}+2N{H}_{3}\xlongequal {高温}3{V}_{2}{O}_{4}+{N}_{2}+3{H}_{2}O$。