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微专题18 金属及其化合物制备流程（V）
钒:元素符号V，原子序数23，原子量50.94，外围电子排布3d34s2，位于第四周期VB族。
一、物理性质：
银白色金属，有良好的延展性。密度 5.96克/厘米3，熔点 1890±10℃，沸点3380℃，主
要化合价+2、+3、+4、+5。
二、化学性质：
常温下化学性质不活动，有较强的耐腐蚀性，不与空气、水反应，也不和非氧化性酸及
强碱溶液反应。能溶于氢氟酸、硝酸和王水。高温条件下，钒和氧、氮、碳能反应。
三、用途：
主要用于制合金钠和催化剂。1830年瑞典的塞夫斯唐姆发现了钒。主要矿物有钒酸钾铀
矿、铅钒矿等。用钙还原五氧化二钒或用镁还原三氯化钒制得。
四、五氧化二钒提取工艺
传统工艺
（1）国内目前的提钒工艺多为食盐钠化焙烧工艺流程。
（2）无盐焙烧-酸浸-溶剂萃取工艺：无盐焙烧-酸浸-溶剂萃取工艺一般包括焙烧、酸浸、沉钒、制偏钒酸铵和煅烧几个步骤 。
【专题精练】
1．(2021届山东寿光高三月考)五氧化二钒广泛用于冶金、化工等行业，用作合金添加剂、
生产硫酸或石油精炼用的催化剂等。从废钒催化剂中(含有KSO 、VO、VO、SiO、
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Fe O、Al O 等)回收钒，既能避免对环境的污染，又能节约宝贵的资源。回收工艺流程
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如下：
已知：①“酸浸”时VO 和VO 先与稀硫酸反应分别生成 和VO2+。
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②有机萃取剂萃取VO2+的能力比萃取 的能力强。
③溶液中 与 可相互转化： +H O +2H+
2(1)“酸浸”时，FeSO 参与反应的化学方程式为___________。
4
(2)“萃取”和“反萃取”时，将发生R (SO )(水层)+2nHA(有机层) 2RA(有机层)
2 4 n n
+nH SO (水层)(R表示VO2+，HA表示有机萃取剂)，“反萃取”加入试剂___________。
2 4
(填化学式)假设“滤液2”中c(VO2+)=amol·L—1，“萃取”和“反萃取”每进行一次，
VO2+萃取率为90％，4次操作后，“滤液2”中残留的c(VO2+)=___________mol·L-1.(萃取
率= ×100％)
(3)“氧化”过程中发生反应的离子方程式为___________。
(4)“沉钒”时，通入氨气的作用是___________，以沉钒率(NH VO 沉淀中V的质量和废
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催化剂V的质量之比)表示该步反应钒的回收率。请解释下图温度超过80℃以后，沉钒率
下降的可能原因是___________。
(5)该工艺流程中，可以循环使用的物质有___________。
2．(2021届北京市门头沟区高三一模)在钢中加入一定量的钒，就能使钢的硬度、耐腐蚀
性大增。工业上以富钒炉渣(主要成分为 、 和 等)为原料提取五氧化二钒
的工艺流程如下：(1)在第—步操作焙烧过程中 转化为可溶性 ，该反应的化学方程式为
___________。
(2)焙烧炉中可用 代替NaCl与富钒炉渣焙烧制得偏钒酸钠。用 代替
NaCl的优点是___________。
(3)以上流程中应用过滤操作的有___________，在第三步操作后加入氯化铵得到偏钒酸铵
，为使钒元素的沉降率达到98%，要加入较多的 ，从平衡角度分析
原因___________。
(4)产品纯度测定：将mg产品溶于足量稀硫酸配成 溶液。取20.00mL
该溶液于锥形瓶中，用 标准溶液进行滴定，经过三次滴定，达到滴定
终点时平均消耗标准溶液的体积为20.00mL。
资料：钒的盐类的颜色五光十色，有绿的、红的、黑的、黄的，绿的碧如翡翠，黑的犹
如浓墨。这些色彩缤纷的钒的化合物，常被制成鲜艳的颜料。如： 溶液为黄色，
溶液为蓝色，而五氧化二钒则是红色的。
①完成下列滴定过程的离子方程式。
，_____________
②该滴定实验不需要另外加入指示剂，达到滴定终点的现象是___________。
③产品的纯度为___________。(用质量分数表示)已知相对分子质量： ；
。
3．(2021届福建高三12月联考)钒(V)为过渡元素，可形成多价态化合物。
(1)全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能系统，工作原理如图：
已知：
离子种类 VO + VO2+ V3+ V2+
2
颜色 黄色 蓝色 绿色 紫色
①全钒液流电池放电时V2+发生氧化反应，该电池放电时总反应式是___________。
②当完成储能时，正极溶液的颜色是___________。
(2)金属钒熔点高、硬度大，具有良好的可塑性和低温抗腐蚀性。工业常用钒炉渣(主要含
FeO·V O，还有少量Al O、CuO等杂质)提取金属钒，流程如图：
2 3 2 3已知：Ⅰ.钒有多种价态，其中+5价最稳定。钒在溶液中主要以VO 和VO 的形式存在，
存在平衡：VO +H
2
O⇌VO +2H+。
Ⅱ. 部分金属离子的沉淀pH：
金属离子 Cu2+ Fe2+ Fe3+
开始沉淀pH 5.2 7.6 2.7
完全沉淀pH 6.4 9.6 3.7
回答下列问题：
①碱浸步骤中最好选用___________(填字母)。
a. NaOH溶液 b. 氨水 c. 纯碱溶液
②焙烧的目的是将FeO·V O 转化为可溶性NaVO ，其中铁元素全部转化为+3价的氧化物，
2 3 3
写出该反应的化学方程式___________。
③溶液1到溶液2的过程中，调节pH至8有两个目的，一是除去___________离子，二是
促使___________。
④沉钒步骤中，钒以NH VO 的形式沉淀出来。图中横坐标表示反应温度，纵坐标表示沉
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钒率(沉钒率是指NH VO 沉淀中V元素的质量和流程起始时在废钒催化剂中V元素的质
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量之比)。图中温度超过80℃以后，沉钒率下降的可能原因是________
⑤常用铝热反应法由VO 冶炼金属钒，请写出反应的化学方程式___________。
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4．(2021届肇庆高三二模)为解决国家“973计划”中钒、铬资源的利用问题，2013年6
月攀钢成立“钒铬渣分离提取钒铬技术研究”课题组，2020年5月课题组公布了提取钒
铬的工艺流程：已知：
①钒铬渣中含有 ，及 等；
② 时， 的溶度积常数为 ； 。
回答下列问题：
(1)“氧化焙烧”时，钒铬渣中化合价发生变化的元素为铬及______(用元素名称表示)。
(2)为加快“水浸”速率，可采取的措施为______(写出一种即可)。
(3)“除杂”产生的滤渣2的成分是______(用化学式表示)。
(4)写出“煅烧”时反应的化学方程式______(已知“沉钒”时析出正五价钒的含氧酸铵盐)。
(5)“还原”溶液中的 时发生反应的离子方程式为______，已知双氧水还原 的
效率与温度的关系如图，分析 时，双氧水还原效率最高的原因______。
(6)“沉铬”过程中，含铬元素的离子刚好完全沉淀时，溶液的pH=______(已知溶液中离
子浓度 时认为已完全沉淀)。【五氧化二钒】化学式VO。黄色正交晶体。微溶于水，能溶于酸或碱溶液。在有机合
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成和硫酸工业上用它做催化剂。灼烧钒酸铵制得。
