题目
V2O5是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取V2O5的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如图所示。-N((C{H)_(3))}_(3)Cl NH4Cl-|||-空气 树脂 洗脱液 溶液-|||-sim (850)^circ C-|||-石煤+苛化泥 离子-|||-到团烘干 焙烧 → 水浸 交换 洗脱 沉钒 → →V2O5-|||-、 √ 、-|||-_(2)O(g)+ 滤渣① 尾液 母液-|||-气体①-|||-approx 8 ^circ (70)^circ C-|||-3%NH4CHO 盐浸 → 滤液①-|||-y-|||-溶液 →-|||-、-|||-滤渣已知：ⅰ石煤是一种含V2O3的矿物，杂质为大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分为CaCO3、NaOH、Na2CO3等。ⅱ高温下，苛化泥的主要成分可与Al2O3反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙[Ca（VO3）2]和偏铝酸钙均难溶于水。回答下列问题：（1）钒原子的价层电子排布式为 ____ ；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为 ____ ，产生的气体①为 ____ （填化学式）。（2）水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为 ____ （填化学式）。（3）在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离子方程式为 ____ ；CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为 ____ ；浸取后低浓度的滤液①进入 ____ （填工序名称），可实现钒元素的充分利用。（4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为 ____ （填化学式）。（5）下列不利于沉钒过程的两种操作为 ____ （填序号）。a.延长沉钒时间b.将溶液调至碱性c.搅拌d.降低NH4Cl溶液的浓度
V2O5是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取V2O5的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如图所示。
已知：ⅰ石煤是一种含V2O3的矿物，杂质为大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分为CaCO3、NaOH、Na2CO3等。
ⅱ高温下，苛化泥的主要成分可与Al2O3反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙[Ca（VO3）2]和偏铝酸钙均难溶于水。
回答下列问题：
（1）钒原子的价层电子排布式为 ____ ；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为 ____ ，产生的气体①为 ____ （填化学式）。
（2）水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为 ____ （填化学式）。
（3）在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离子方程式为 ____ ；CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为 ____ ；浸取后低浓度的滤液①进入 ____ （填工序名称），可实现钒元素的充分利用。
（4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为 ____ （填化学式）。
（5）下列不利于沉钒过程的两种操作为 ____ （填序号）。
a.延长沉钒时间
b.将溶液调至碱性
c.搅拌
d.降低NH4Cl溶液的浓度
已知：ⅰ石煤是一种含V2O3的矿物，杂质为大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分为CaCO3、NaOH、Na2CO3等。
ⅱ高温下，苛化泥的主要成分可与Al2O3反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙[Ca（VO3）2]和偏铝酸钙均难溶于水。
回答下列问题：
（1）钒原子的价层电子排布式为 ____ ；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为 ____ ，产生的气体①为 ____ （填化学式）。
（2）水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为 ____ （填化学式）。
（3）在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离子方程式为 ____ ；CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为 ____ ；浸取后低浓度的滤液①进入 ____ （填工序名称），可实现钒元素的充分利用。
（4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为 ____ （填化学式）。
（5）下列不利于沉钒过程的两种操作为 ____ （填序号）。
a.延长沉钒时间
b.将溶液调至碱性
c.搅拌
d.降低NH4Cl溶液的浓度
题目解答
答案
解：（1）钒的核电荷数23，原子的价层电子排布式为：3d34s2，焙烧过程中V2O3被氧化生成${VO}_{3}^{-}$，生成的偏钒酸盐中钒的化合价为+5价，分析可知产生的气体①为CO2，
故答案为：3d34s2；+5；CO2；
（2）高温条件下苛化泥的主要成分氢氧化钠和氧化铝反应生成NaAlO2溶于水，水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为：NaAlO2，
故答案为：NaAlO2；
（3）在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离子方程式为：${HCO}_{3}^{-}$+OH-+Ca（VO3）2$\frac{\underline{\;65℃～70℃\;}}{}$CaCO3+H2O+${VO}_{3}^{-}$，CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为：提高碳酸氢根离子浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙释放${VO}_{3}^{-}$，浸取后低浓度的滤液①进入离子交换工序，可实现钒元素的充分利用，
故答案为：${HCO}_{3}^{-}$+OH-+Ca（VO3）2 $\frac{\underline{\;60℃～70\;}}{}$CaCO3+H2O+${VO}_{3}^{-}$；提高碳酸氢根离子浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙释放${VO}_{3}^{-}$；离子交换；
（4）洗离子交换树脂的组成可知，洗脱液中英含氯离子，考虑到水浸所得溶液中含有钠离子，为避免引入其它杂质离子，且氯化钠价廉易得，脱工序中洗脱液的主要成分为：NaCl,
故答案为：NaCl；
（5）a.沉钒过程是生成NH4VO3沉淀，延长沉钒时间，利于沉钒，故a正确；
b.氯化铵溶液显酸性，如果将溶液调节至碱性，氢氧根离子和铵根离子反应，不利于沉钒，故b错误；
c.搅拌加速沉淀，有利于沉钒，故c正确；
d.降低NH4Cl溶液的浓度，不利于生成NH4VO3沉淀，故d错误；
故答案为：bd。
故答案为：3d34s2；+5；CO2；
（2）高温条件下苛化泥的主要成分氢氧化钠和氧化铝反应生成NaAlO2溶于水，水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为：NaAlO2，
故答案为：NaAlO2；
（3）在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离子方程式为：${HCO}_{3}^{-}$+OH-+Ca（VO3）2$\frac{\underline{\;65℃～70℃\;}}{}$CaCO3+H2O+${VO}_{3}^{-}$，CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为：提高碳酸氢根离子浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙释放${VO}_{3}^{-}$，浸取后低浓度的滤液①进入离子交换工序，可实现钒元素的充分利用，
故答案为：${HCO}_{3}^{-}$+OH-+Ca（VO3）2 $\frac{\underline{\;60℃～70\;}}{}$CaCO3+H2O+${VO}_{3}^{-}$；提高碳酸氢根离子浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙释放${VO}_{3}^{-}$；离子交换；
（4）洗离子交换树脂的组成可知，洗脱液中英含氯离子，考虑到水浸所得溶液中含有钠离子，为避免引入其它杂质离子，且氯化钠价廉易得，脱工序中洗脱液的主要成分为：NaCl,
故答案为：NaCl；
（5）a.沉钒过程是生成NH4VO3沉淀，延长沉钒时间，利于沉钒，故a正确；
b.氯化铵溶液显酸性，如果将溶液调节至碱性，氢氧根离子和铵根离子反应，不利于沉钒，故b错误；
c.搅拌加速沉淀，有利于沉钒，故c正确；
d.降低NH4Cl溶液的浓度，不利于生成NH4VO3沉淀，故d错误；
故答案为：bd。