Question

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

（1）图中所示滤液中含钒的主要成分为          （写化学式）。

（2）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          和           。

（3）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液和(VO₂)₂SO₄溶液反应，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

（4）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⁺，电池放电时正极的电极反应式为              。

Answer

（1）VOSO4

（2）NH4+＋VO3－=NH4VO3↓ ；4 ；80℃ ；

（3）2VO2+＋H2C2O4＋2H+ = 2VO2+＋2CO2↑＋2H2O VO2+＋2H+ + e- = VO2+＋H2O

【解析】

试题分析：

（1）根据溶解性表知，滤渣是V2O5，酸性条件下，V2O5和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成VOSO4，图中所示滤液中含钒的主要成分为VOSO4；

（2）反应是复分解反应，反应的离子方程式是NH4＋＋VO3－＝NH4VO3↓。根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为4和80℃沉钒率最大。

（3）根据化合价升降，反应的离子方程式为：2VO2+＋H2C2O4＋2H+ = 2VO2+＋2CO2↑＋2H2O

（4）①原电池中负极失去电子，发生氧化反应。正极得到电子，发生还原反应。根据总的方程式可知VO2＋得到电子被还原为VO2＋，因此正极电极反应式是VO2＋＋2H＋＋e－＝VO2＋＋H2O。

考点：本题考查化学工艺流程。