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专题16 工艺流程题

1．[2025课标Ⅰ]钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。承受以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。

该工艺条件下，溶液中金属离子开头沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：

金属离子

Fe3+

Fe2+

Al3+

Mn2+

开头沉淀pH

1.9

7.0

3.0

8.1

完全沉淀pH

答复以下问题：

3.2

9.0

4.7

10.1

“酸浸氧化”需要加热，其缘由是 。

“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成VO?，同时还有 离子被氧化。

2

写出VO+转化为VO?反响的离子方程式 。

2

“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为VO

2 5

?xH

O，随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、

2

Na+、 ，以及局部的 。

“沉淀转溶”中，VO

2 5

?xH

O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是 。

2

“调pH”中有沉淀生产，生成沉淀反响的化学方程式是 。

“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要参加过量NH4Cl，其缘由是 。

【答案】〔1〕加快酸浸和氧化反响速率〔促进氧化完全〕

2〔2〕Fe2+ VO++MnO2+2H+=VO?+Mn2++H2O

2

Mn2+ Al3+和Fe3+

Fe(OH)3

32NaAl(OH)4+HCl=Al(OH)↓+NaCl+HO

3

2

利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全

【解析】

【分析】

黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、

FeO，用30%HSO和MnO

“酸浸氧化”时VO+和VO2+被氧化成VO+，FeO

与硫酸反响

3 4 2 4 2

2 3 4

生成的Fe2+被氧化成Fe3+，SiO2

此过程中不反响，滤液①中含有VO+、K+、Mg2+、Al3+、

2

Fe3+、Mn2+、SO2-；滤液①中参加NaOH调整pH=3.0~3.1，钒水解并沉淀为VO·xHO，

4 2 5 2

依据表中供给的溶液中金属离子开头沉淀和完全沉淀的pH，此过程中Fe3+局部转化为Fe(OH)3沉淀，局部Al3+转化为Al(OH)3沉淀，滤液②中含有K+、Na+、Mg2+、Al3+、

Fe3+、Mn2+、SO2-，滤饼②中含VO·xHO、Fe(OH)、Al(OH)，滤饼②中参加NaOH使

4 2 5 2 3 3

pH13，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解，Al(OH)3转化为NaAlO2，则滤渣③的主要成分为Fe(OH)3；滤液③中含钒酸盐、偏铝酸钠，参加HCl调pH=8.5，NaAlO2转化为Al(OH)3沉淀而除去；最终向滤液④中参加NH4Cl“沉钒”得到NH4VO3。

【详解】

“酸浸氧化”需要加热，其缘由是：上升温度，加快酸浸和氧化反响速率〔促进氧化完全〕，故答案为：加快酸浸和氧化反响速率〔促进氧化完全〕；

“酸浸氧化”中，钒矿粉中的Fe3O4与硫酸反响生成FeSO4、Fe2(SO4)3和水，MnO2具

有氧化性，Fe2+具有复原性，则VO+和VO2+被氧化成VO+的同时还有Fe2+被氧化，反响

2

的离子方程式为MnO+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2HO；VO+转化为VO+时，钒元素的化合

2 2 2

价由+3价升至+5价，1molVO+失去2mol电子，MnO2被复原为Mn2+，Mn元素的化合价由

+4价降至+2价，1molMnO2得到2mol电子，依据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，

VO+转化为VO+反响的离子方程式为VO++MnO

+2H+=VO++Mn2++H

O，故答案为：

2

Fe2+，VO++MnO

2 2 2

+2H+=VO++Mn2++HO；

2 2 2

依据分析，“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5·xH2O，随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、Mn2+，以及局部的Fe3+、Al3+，故答案为：Mn2+，Fe3+、Al3+；

依据分析，滤渣③的主要成分是Fe(OH)3，故答案为：Fe(OH)3；

“调pH”中有沉淀生成，是NaAlO2与HCl反响生成Al(OH)3沉淀，生成沉淀反响的化学方程式是NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]+HCl=NaCl+Al(OH)3↓+H2O，故答案为：NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]+HCl=NaC