Question

工業上常用含少量Al₂O₃的釩鐵礦（FeO·V₂O₅）堿熔法提取V₂O₅。簡要流程如下：

已知：①焙燒時Al₂O₃和V₂O₅都能與純堿反應，生成相對應的鈉鹽，同時放出CO₂氣體
②常溫下物質的溶解度：NaVO₃～21．2g／l00g水；HVO₃～0．008g/l00g水
請回答：（1）請寫出釩鐵礦焙燒時，V₂O₅與純堿反應化學方程式____              。
“浸出渣B”的主要成分可能是①       ；②_    ___ ；③_    ___；④____   。（寫化學式，可不填滿）
（2）生產中，不直接用H₂SO₄浸泡“燒渣A”獲取HVO₃的原因是____            。
（3）“操作①”包括       、洗滌、干燥。如果不洗滌，則產品中可能含有的金屬陽離子是      、      。下列裝置（部分夾持儀器省去）可用在實驗室進行“操作②”的是____ 。（填序號）

（4）NaVO₃用于原油的脫硫技術，由V₂O₅溶于熱NaOH溶液中制取，反應的離子方程式為____                                                     。

Answer 1

（1）V₂O₅ +Na₂CO₃2NaVO₃ +CO₂­ （2分）
Fe₂O₃或Fe₃O₄，或者Fe₂O₃和Fe₃O₄                         （3分）  
（2）H₂SO₄與NaVO₃反應生成難溶的HVO_3，HVO₃包裹在一些燒渣的表面，阻礙了反應的進行，從而降低了HVO₃產率，且使產生的HVO₃不純。另外，鐵的氧化物會和硫酸反應生成鐵離子，增加干擾離子，消耗硫酸，浪費資源。（3分）
（3）過濾（1分）Na⁺、Al³⁺（2分）B （2分）
（4）V₂O₅ +2OH^－ 2VO₃^－+ H₂O （2分）

試題分析：（1）根據V₂O₅能與純堿反應，生成相對應的鈉鹽，同時放出CO₂氣體，得其化學方程式為V₂O₅ +Na₂CO₃2NaVO₃ +CO₂­，在焙燒的過程中FeO被氧化為Fe₂O₃或Fe₃O₄，所以“浸出渣B”的主要成分可能是①Fe₂O₃②Fe₃O₄、③Fe₂O₃和Fe₃O₄
（2）若直接加入硫酸，則A中的鐵的氧化物與硫酸反應增加干擾離子，消耗硫酸，浪費資源；同時H₂SO₄與NaVO₃反應生成難溶的HVO₃，HVO₃包裹在一些燒渣的表面，阻礙了反應的進行，從而降低了HVO₃產率，且使產生的HVO₃不純。
（3）加入硫酸后產生難溶的HVO₃，所以需過濾出來；該過程中硫酸與偏鋁酸鈉反應最終生成鋁離子，所以若不洗滌沉淀，則可能含有Na⁺、Al³⁺，操作②是把HVO₃進行受熱分解得V₂O₅，所以應選擇B裝置；
（4）V₂O₅溶于熱NaOH溶液中，產物之一是NaVO₃，不難推測另一產物是水，所以反應的離子方程式為
V₂O₅ +2OH^－ 2VO₃^－+ H₂O