Question

随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”。为回收利用含钒催化剂(含有V2O15、VOSO4及不溶性残渣)，科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，回收率达91.7%以上。部分含钒物质在水中的溶解性如表所示：

物质	VOSO4	V2O15	NH4VO3	(VO2)2SO4
溶解性	可溶	难溶	难溶	易溶

该工艺的主要流程如下。

       请回答下列问题：

       (1)请写出加入Na2SO3溶液发生反应的离子方程式

       ________________________________________________________________________。

       (2)催化氧化所使用的催化剂钒触媒(V2O15)能加快二氧化硫的氧化速率，此过程中产生了一连串的中间体(如图1)。其中a、c两步的化学方程式可表示为________________________，________________________________。

       (3)该工艺中沉钒率是回收钒的关键之一，沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵的系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O15的质量比)和温度。根据图2和图3，试建议控制氯化铵系数和温度的适宜值分别为________、________。

      

Answer 1

解析　(1)根据表格信息，V2O15难溶于水，被亚硫酸钠还原成可溶于水的VOSO4，离子方程式为V2O15＋SO＋4H＋===2VO2＋＋SO＋2H2O。(2)V2O15是催化剂，反应前后质量和化学性质不变。依题意和物质转化图知，a反应：五氧化二钒与二氧化硫反应生成三氧化硫和四氧化二钒；c反应：VOSO4在氧气作用下生成V2O15和SO3。(3)根据图像知，加氯化铵系数为4、温度为80 ℃时沉钒率最大。

       答案　(1)V2O15＋SO＋4H＋===2VO2＋＋SO＋2H2O　(2)SO2＋V2O15SO3＋V2O4　4VOSO4＋O22V2O15＋4SO3　(3)4　80 ℃