Question

在生产硫酸的钒废催化剂中，部分钒仍以V₂O₅形式存在，还有部分以VOSO₄形式存在，约占总钒的30%～70%．工业上对废钒催化剂回收处理的工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）“酸浸”是将钒废催化剂中V₂O₅转变成可溶于水的VOSO₄（完全电离），请写出该反应的离子方程式______；酸浸液经分离净化后与水浸液合并，用氯酸钾氧化，使VOSO₄氧化成可溶于水的（VO₂）₂SO₄[（VO₂）₂SO₄完全电离，氯元素被还原为Cl^-]，请写出该反应的离子方程式：______．
（2）加入适量的NH₄Cl，钒以偏钒酸铵（NH₄VO₃）的形式沉淀析出．经过滤、焙烧可得到红棕色产品V₂O₅．在整个工业生产中没有涉及到的反应有______（填字母）
A．化合反应     B．分解反应     C．复分解反应      D．置换反应
（3）在含有18.5gV₂O₅的样品中滴加60.00mL浓度为10.00mol?L^-1HCl溶液，恰好完全反应（杂质不与盐酸反应），生成2.24L（标准状况）氯气，则生成物中V的化合价为______．
（4）上述滴加盐酸过程需要用滴定管，滴定管也常用于测定一定体积溶液中某溶质的含量，如果用蒸馏水洗涤滴定管后，就直接加入标准溶液进行滴定，则对滴定结果的影响是______．若锥形瓶用蒸馏水洗涤后，就直接装入待测溶液进行滴定，则对滴定结果的影响是______（以上填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．

Answer 1

解：（1）根据题意和流程图中的转化，“酸浸”是将钒废催化剂中V₂O₅转变成可溶于水的VOSO₄，发生了氧化还原反应；含VOSO₄的酸浸液经分离净化后与水浸液（含VOSO₄）合并，用氯酸钾氧化，使VOSO₄氧化成完全电离可溶于水的（VO₂）₂SO₄，氯元素被还原为Cl^-，根据化合价的升降写出离子方．
故答案为：V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺=2VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O   C1O₃^-+6VO²⁺+3H₂O=6VO₂⁺+6H⁺+C1^-；
（2）整个工业生产中涉及的反应类型有复分解反应（加入氯化铵）、氧化还原反应（加入亚硫酸钠、加入氯酸钾）；不涉及化合反应、置换反应．故答案为：A、D        
（3n（V₂O₅）=18.2g/182g?mol^-1=0.1mo1，n（Cl₂）=2.24L/22.4L?mol^-1=0.1 mol，五氧化二钒把浓盐酸氧化为氯气，本身被还原的价态是所求的化合价，根据氧化还原反应中的电子守恒，设反应后V的化合价为x，根据电子得失守恒得：0.1 mol×2=0.1 mol×2（5一x），则x=+4．故答案为；+4价；
（4）滴定管是准确量取、准确测定溶液体积所使用的一种量具，蒸馏水洗涤后必须用待装液洗涤后方可装标准液，否则会稀释标准液，使结果偏高；锥形瓶中蒸馏水不影响待测液溶质的量，故答案：偏高； 无影响；
分析：（1）废催化剂中钒元素主要以难溶的V₂O₅和易溶的VOSO₄形式存在，粉碎后水浸后过滤，得到含VOSO₄的滤液Ⅰ，和沉淀V₂O₅；沉淀经酸浸溶解在硫酸中，形成含VO₂⁺离子的溶液，再加入亚硫酸钠，会发生氧化还原反应，V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺=2VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O，过滤后得到滤液Ⅱ，成分主要是VOSO₄，经分离净化后与水浸液合并，加入氯酸钾氧化，使VOSO₄氧化成可溶于水完全电离的（VO₂）₂SO₄，氯元素被还原为Cl^-，从而根据氧化还原反应的实质写出离子方程；
（2）加入适量的氯化铵，目的是让VO₂⁺离子转化为偏钒酸铵（NH₄VO₃）的形式沉淀析出，经过滤、焙烧分解可得到红棕色产品V₂O₅；整个工业生产中涉及的反应类型有复分解反应（加入氯化铵）、氧化还原反应（加入亚硫酸钠、加入氯酸钾）；不涉及化合反应、置换反应；
（3）根据题意V₂O₅与浓度为10.00mol?L^-1HCl溶液（浓盐酸溶液）反应生成氯气，说明发生了氧化还原反应，负一价氯离子被氧化为氯气，V₂O₅被还原为设为x，则n（V₂O₅）=18.2g/182g?mol^-1=0.1mo1，n（Cl₂）=2.24L/22.4L?mol^-1=0.1 mol，根据电子得失守恒得：0.1 mol×2=0.1 mol×2（5一x），则x=+4；
（4）滴定反应用到的滴定管，可以用于滴定实验，也可准确取用一定体积的溶液，也常用于测定一定体积溶液中某溶质的含量，使用时如果用蒸馏水洗涤滴定管后，就直接加入标准溶液进行滴定，标准液被稀释，实验时多消耗标准液，测的结果偏高；若锥形瓶用蒸馏水洗涤后，就直接装入待测溶液进行滴定，由于待测液是准确取用的，所含溶质一定，锥形瓶中有水稀释了待测液，使滴定实验时间增长，但不会影响测定结果；
点评：本题考查了金属回收利用的流程设计、氧化还原反应的运用和判断、氧化还原反应的电子守恒计算运用、滴定过程中滴定管的正确使用和滴定实验中的误差分析．