Question

為回收利用廢釩催化劑（含有V2O5、VOSO4及不溶性殘渣），科研人員最新研制了一種離子交換法回收釩的新工藝，主要流程如下：

部分含釩物質(zhì)在水中的溶解性如下：

物質(zhì)	VOSO4	V2O5	NH4VO3	(VO2)2SO4
溶解性	可溶	難溶	難溶	易溶

 

回答下列問題：

（1）工業(yè)由V2O5冶煉金屬釩常用鋁熱劑法，該反應(yīng)的氧化劑為_____________。

（2）濾液中含釩的主要成分為______________（填化學(xué)式）。

（3）該工藝中反應(yīng)③的沉淀率（又稱沉釩率）是回收釩的關(guān)鍵之一，該步反應(yīng)的離子方程式____；沉釩率的高低除受溶液pH影響外，還需要控制氯化銨系數(shù)（NH4Cl加入質(zhì)量與料液中V2O5的質(zhì)量比）和溫度。根據(jù)下圖判斷最佳控制氯化銨系數(shù)和溫度為___________、_________℃。

（4）用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液，以測定反應(yīng)②后溶液中含釩量，反應(yīng)方程式為：2VO2++H2C2O4+2H+＝2VOn+ + 2CO2↑+ mH2O，其中n、m分別為______________、________ 。

（5）全釩液流電池的電解質(zhì)溶液為VOSO4溶液，電池的工作原理為：

電池放電時正極的電極反應(yīng)式為 。

 

Answer 1

（15分）（1）V2O5(1分)（2）VOSO4(2分)（3）NH4+＋VO3- ＝NH4VO3↓(2分)；

4(2分)；80(2分） （4）2(2分)；2(2分） （5）VO2++ 2H++e－= VO2++H2O(2分)

【解析】

試題分析：（1）鋁和五氧化二釩發(fā)生鋁熱反應(yīng)的方程式為：3V2O5+10Al6V+5Al2O3，反應(yīng)中氧化劑是V2O5；

（2）根據(jù)溶解性表知，V2O5難溶，VOSO4可溶，因此濾渣是V2O5，濾液中含礬的主要成分的化學(xué)式為VOSO4；

（3）根據(jù)NH4VO3難溶可知，反應(yīng)③是復(fù)分解反應(yīng)，方程式為NH4+＋VO3- ＝NH4VO3↓；根據(jù)圖像可知氯化銨系數(shù)為4、溫度為80℃時沉淀率最高，所以最佳控制氯化銨系數(shù)和溫度為4和80℃。

（4）根據(jù)方程式2VO2++H2C2O4+2H+＝2VOn+ + 2CO2↑+ mH2O可知草酸中碳元素的化合價從+3價升高到+4價，失去1個電子，1mol草酸失去2mol電子，則根據(jù)電子得失守恒可知氧化劑得到2mol電子，所以1mol VO2+得到1mol電子，V元素的化合價從+5價降低+4價，因此n＝2；根據(jù)氫原子守恒可知m＝2。

（5）放電是原電池，正極得到電子，則根據(jù)總反應(yīng)式可知，放電時VO2+得到電子，電極反應(yīng)式為 VO2++ 2H++e－＝VO2++H2O。

考點：考查氧化還原反應(yīng)的有關(guān)應(yīng)用與計算、反應(yīng)條件的選擇以及電化學(xué)原理的應(yīng)用