Question

【题目】钒及其化合物在工业上有许多用途。某钒精矿的主要成分及质量分数如下表：

物质	V2O5	V2O3	K2O	SiO2	Fe2O3	Al2O3
质量分数%	0.81	1.70	2.11	63.91	5.86	12.51

一种从该钒精矿中提取五氧化二钒的流程如下：

回答下列问题：

(1)“酸浸、氧化”时，V2O3转化为VO2+，反应的离子方程式为____________________________________；若用浓盐酸代替硫酸，V2O5转化为VO2+，同时生成有毒的黄绿色气体，反应的化学方程式为__________________。

(2)萃取剂对四价钒具有高选择性，且萃取Fe3+而不萃取Fe2+，所以萃取前可用____________（填名称，下同）对浸出液进行“还原”处理。为检验“还原”后的滤液中是否含有Fe3+，可选用的化学试剂是____________________。

(3)“溶剂萃取与反萃取”可表示为：VO2+ + (HR2PO4)2(O)VO(R2PO4)2(O)+ 2H+。其中(HR2PO4)2(O)为萃取剂，为了提高VO2+的产率，反萃取剂应该呈 __________性（填“酸”“碱”或“中”）。

(4)“氧化”中，欲使3molVO2+变为VO2+，则需要氧化剂NaClO3至少为____________mol。

(5)单质钒可用于制造特种合金钢。以五氧化二钒和金属钙为原料在高温条件下可制备单质钒，表示制备过程的化学方程式为________________________________________。

Answer 1

【答案】2V2O3+8H++O2=4VO2++4H2O V2O5+6HCl（浓）=2VOCl2+Cl2+3H2O 铁粉 硫氰酸钾溶液 酸 0.5 V2O5+5Ca2V+5CaO

【解析】

钒精矿经硫酸酸浸、氧气氧化得到滤液和废渣，滤液中主要阳离子有VO2+、VO2+、Fe3+、K+、Al3+，滤渣主要为SiO2；萃取剂对四价钒具有高选择性，且萃取Fe3+而不萃取Fe2+，所以萃取前可用铁粉将铁离子还原成亚铁离子，同时也将VO2+还原成VO2+，再经“溶剂萃取与反萃取”得到含VO2+的溶液，然后利用NaClO3将VO2+氧化成VO2+，加入氨水得到NH4VO3沉淀，煅烧得到五氧化二钒。

(1)“酸浸、氧化”时，V2O3转化为VO2+，该过程中氧气做氧化剂，V2O3为还原剂，结合电子守恒和元素守恒可得方程式为2V2O3+8H++O2=4VO2++4H2O；浓盐酸为还原性酸，V2O5转化为VO2+，同时将盐酸氧化成氯气，结合电子守恒和元素守恒可知方程为V2O5+6HCl(浓)=2VOCl2+Cl2+3H2O；

(2)根据分析可知萃取前可用铁粉对浸出液进行“还原”处理；铁离子与硫氰酸钾溶液反应呈红色，可用硫氰酸钾溶液检验是否含有铁离子；

(3)为了提高VO2+的产率需要平衡左移，则需要溶液中有大量氢离子，所以反萃取剂应呈酸性；

(4)VO2+变为VO2+，化合价升高1价，则使3molVO2+变为VO2+需要转移3mol电子，氧化剂NaClO3被还原成Cl-，化合价降低6价，所以转移3mol电子需要0.5molNaClO3；

(5)该过程中高温条件下钙还原五氧化二钒得到单质钒，方程式为V2O5+5Ca2V+5CaO。