Question

（14分）为回收利用废钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：

部分含钒物质在水中的溶解性如下：

物质	VOSO4	V2O5	NH4VO3	（VO2）2SO4
溶解性	可溶	难溶	难溶	易溶

回答下列问题：

⑴工业由V₂O₅冶炼金属钒常用铝热剂法，写出该反应的化学方程式              。

⑵图中所示滤液中含钒的主要成分为       （写化学式）。

⑶该工艺中反应③的沉淀率（又称沉钒率）是回收钒的关键之一，该步反应的离子方程式              ；沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH₄Cl加入质量与料液中V₂O₅的质量比）和温度。根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为        、        。

⑷用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定（VO₂）₂SO₄溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，完成反应的离子方程式为□VO₂⁺＋□H₂C₂O₄＋□_____ ＝□VO²⁺＋□CO₂↑＋□H₂O。

⑸全矾液流电池的电解质溶液为VOSO₄溶液，电池的工作原理为VO₂⁺＋V²⁺＋2H⁺ VO²⁺＋H₂O＋V³⁺，电池充电时阳极的电极反应式为           。

Answer

⑴ 3V2O5＋10Al5Al2O3＋6V；⑵VOSO4； ⑶ NH4+＋VO3—＝NH4VO3↓； 4；80℃ ；

⑷ 2VO2+＋H2C2O4＋2H+ ＝ 2VO2+＋2CO2↑＋2H2O ⑸ VO2+＋H2O－e－＝VO2+＋2H+

【解析】

试题分析：⑴用V2O5通过铝热反应制取V的方程式为：3V2O5＋10Al5Al2O3＋6V。⑵根据流程图及题目提供的物质的溶解性信息可知：在图中所示滤液中含钒的主要成分为VOSO4；⑶向含有VO3—的溶液中加入NH4Cl，发生反应得到NH4VO3沉淀的两种方程式是NH4+＋VO3—＝NH4VO3↓；由于在氯化铵系数是4、反应温度为80℃时沉钒率最高。因此最佳控制氯化铵系数和温度为4；80℃。⑷根据电子守恒、电荷守恒及元素的原子个数守恒可知缺项为H+，相应的两种方程式是2VO2+＋H2C2O4＋2H+ ＝ 2VO2+＋2CO2↑＋2H2O；⑸根据全矾液流电池在充电时的工作原理方程式可知: 电池充电时阳极的电极反应式为VO2+＋H2O－e－＝VO2+＋2H+。

考点：考查化学方程式、两种方程式、电解池的电极式的书写、反应条件的选择及物质的想知道应用。