(资料图)

一、题文

SCR 催化剂是工业上广泛应用的燃煤烟气脱硝催化剂，其主要成分为 TiO2、V2O5，以及少量 SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3 等。一种从废 SCR 催化剂中回收钨的工艺如下：回答下列问题：(1)“酸浸还原”中 V2O5。转化成可溶于水的 VOC2O4，VOC2O4 中 V 的化合价是，该反应的化学方程式为。可用浓盐酸代替草酸，但缺点是。(2)“碱浸”时 WO3 转化为 WO2−4 的离子方程式为。(3)“试剂 a”可选用(选填“盐酸”、“氢氧化钠”或“氨水”)。“滤渣”的主要成分是。(4)常温下 Ksp[Ca(OH)2]=5.5×10−6，Ksp(CaWO4)=8.7×10−9。“沉钨”过程中不断加入石灰乳，当测得“滤液”中 pH=13 时，c(WO2−4) 为mol⋅L−1(保留 2 位有效数字)。(5)“熔融电解”过程中阴极反应为 WO2−4+6e−=W+4O2−。电解过程中石墨阳极有损耗并有气体产生，用反应方程式解释该现象。

二、解答

(1)+4;V2O5+3H2C2O4=2VOC2O4+2CO2↑+3H2O;产生氯气，污染空气(2)WO3+2OH−=WO2−4+H2O(3)盐酸;Al(OH)3、H2SiO3(4)1.6×10−5(5)2CaWO4+3C电解––––––熔融=3CO2↑+2W+2CaO

三、分析

(1)VOC2O4 中，氧元素的化合价为 −2 价，碳元素的化合价为 +3 价，根据化合物中各元素化合价代数和为 0 可知，V 的化合价为 +4；V2O5 与 H2C2O4 反应得到 VOC2O4 和 CO2，故反应方程式为 V2O5+3H2C2O4=2VOC2O4+2CO2↑+3H2O；若改用浓盐酸，五氧化二钒和浓盐酸发生氧化还原反应生成氯气，污染空气。(2)碱浸时，WO3 与 OH− 反应生成 WO2−4，故离子方程式为 WO3+2OH−=WO2−4+H2O。(3)由于前一步使用了大量的氢氧化钠溶液，此时溶液为强碱性，故调 pH 时选用盐酸，调节 pH 为 9 时，溶液中的硅酸根、偏铝酸根离子分别生成硅酸、氢氧化铝沉淀，故滤渣主要成分为 Al(OH)3、H2SiO3。(4)此时溶液中 pH=13，故 c(OH−)=0.1mol⋅L−1，根据 Ksp[Ca(OH)2]=c(Ca2+)⋅c2(OH−)=5.5×10−6，可算出 c(Ca2+)=5.5×10−4mol⋅L−1，由 Ksp(CaWO4)=c(Ca2+)⋅c(WO2−4)=8.7×10−9，可算出此时 c(WO2−4)≈1.6×10−5mol⋅L−1。(5)石墨作阳极，发生氧化反应，生成了 CO2，结合阴极反应式可知反应总方程式为：2CaWO4+3C电解––––––熔融=3CO2↑+2W+2CaO。

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