废钒催化剂的主要成分是V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2和Fe2O3加硫酸,氧化铁溶解,二氧化硅不溶解;加入还原剂,铁离子被还原为亚铁离子,V2O5被还原为VO2+离子,加入有机萃取剂,通过萃取,把剩余余酸和有机层分开,通过反萃取,把萃取剂和离子分开,加入氧化剂把VO2+氧化成VO3+,亚铁离子氧化成铁离子,调节pH得到含钒的沉淀,灼烧得到V2O5和氨气,有机萃取剂和氨气再循环利用.
(1)氧的化合价为-2价,硫的化合价为+6价,设VOSO4中V元素的化合价为x,根据化合价代数和为0得:x+6-5×2=0,解得x=+4;二氧化硅不和硫酸反应,故废渣中含二氧化硅,故答案为:+4;SiO2;
(2)氯元素化合价从+5→-1,化合价降低6,钒化合价从+4→+5,化合价升高1,二者最小公倍数为6,把变价元素配平,初步配平为:ClO3-+6VO2++H+→6VO3++Cl-+H2O,根据氧原子守恒确定H2O前系数为3,氢离子前系数为6,故配平后为:ClO3-+6VO2++6H+→6VO3++Cl-+3H2O,
故答案为:ClO3-+6VO2++6H+→6VO3++Cl-+3H2O;
(3)从沉淀率和pH关系可知,随pH增大,沉淀率先增大后减小,故沉淀率最大的pH即为最佳pH,pH=1.7,沉淀率最大,故答案为:1.7;
(4)从流程图可知,③中有机萃取剂用于②中萃取,⑥中氨气用于⑤中调节pH,故答案为:有机萃取剂、氨水(或氨气);
(5)铝与五氧化二钒反应生成钒与氧化铝,反应反应方程式为3V2O5+10Al 高温 . 6V+5Al2O3,故答案为:3V2O5+10Al 高温 . 6V+5Al2O3.
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