Question

（1 6分）钒是一种重要的合金元素，还用于催化剂和新型电池。从含钒固体废弃物（含有SiO₂、

Al₂O₃及其他残渣）中提取钒的一种新工艺主要流程如下：

部分含钒化合物在水中的溶解性如下表：

请回答下列问题：

（1）反应①所得溶液中除H⁺之外的阳离子有       

（2）反应②碱浸后滤出的固体主要成分是        （写化学式）。

（3）反应④的离子方程式为       

（4）250C、101 kPa时,

用V₂O₅发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是       。

（5）钒液流电池（如图所示）具有广阔的应用领域和市场前景，该电池中隔膜只允许H⁺通过。电池放电时负极的电极反应式为       ，电池充电时阳极的电极反应式是              。

（6）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定(VO₂)₂SO₄溶液，以测定反应①后溶液中的含钒量，反应的离子方程式为：2 VO₂⁺+ H₂C₂O₄+2 H⁺=2 VO²⁺+2CO₂↑+2H₂O，取25.00 mL 0.1000 mol/L H₂C₂O₄标准溶液于锥形瓶中，加入指示剂，将待测液盛放在滴定管中，滴定到终点时消耗待测液24.0 mL，由此可知，该(V0₂)₂S0₄溶液中钒的含量为          g/L。

Answer

（共16分）（1）VO2+、Al3+（2分） （2）Al(OH)3（2分）

（3）NH4+＋VO3-==NH4VO3↓（2分）

（4）10Al(s)＋3V2O5(s)==5Al2O3(s)＋6V(s) ΔH= kJ/mol（3分）

（5）V2+－e－== V3+（2分） VO2+－e－＋H2O==VO2+＋2H+（2分）

（6）10.6（3分）

【解析】

试题分析：（1）含杂质的V2O5与硫酸反应生成的阳离子主要是VO2+，氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝，阳离子是Al3+；二氧化硅不与硫酸反应；

（2）反应②碱浸后，铝离子与碳酸根离子发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，所以固体的主要成分是Al(OH)3；

（3）根据流程图，VO3-与氯化铵反应生成反应NH4VO3，因为无气体、水生成，则该反应中NH4VO3只能是沉淀，该反应才可以发生，所以④的离子方程式是NH4+＋VO3-==NH4VO3↓；

（4）铝热反应是Al与金属氧化物的置换反应，根据盖斯定律，将氧气消去，得到用V205发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是10Al(s)＋3V2O5(s)==5Al2O3(s)＋6V(s) ΔH＝kJ/mol；

（5）电池放电时，负极发生氧化反应，元素的化合价升高，所以V2+失去电子生成V3+，电极反应式是V2+－e－== V3+；电池充电时阳极发生氧化反应，则元素的化合价升高，根据装置图，所以正极中的VO2+失去电子，结合水生成VO2+和H+，电极反应式是VO2+－e－＋H2O==VO2+＋2H+；

（6）根据草酸的物质的量25×10-3L×0.1mol/L，可知VO2+的物质的量是2×25×10-3L×0.1mol/L=5×10-3mol，则该(V02)2S04溶液中钒的含量为5×10-3mol×51g/mol/(24×10-3L)=10.625g/L。

考点：考查对工艺流程的分析判断，盖斯定律的应用，电化学反应原理的应用，物质含量的计算