Question

钒电池是一种新型酸性硫酸盐二次电池，钒电池失效后，废电解液回收利用的一种工艺如下:

已知:a.+5价钒在溶液中存在如下平衡: 。

b.部分含钒物质在水中的溶解性见下表:

(1)氧化工序中，其他价态的钒全部氧化成，完成氧化的离子方程式:

_________V²⁺+_________ClO₃^-+ _________=_________VO₂⁺__________C1^-+ __________NaClO和NaClO₃均可作氧化剂，该工序中不选择NaClO作氧化剂的理由是_________。

(2)浓缩工序中，加入NaOH的作用是_________。

(3)沉钒工序的化学方程式为_________。

(4)煅烧偏钒酸铵时，固体(取234g NH₄VO₃)质量的减少量随温度变化的曲线如图所示，100~200℃时产生的一种气体的电子式为________，300~350℃时发生反应的化学方程式为__________。

Answer

2 1 2 1 等质量的NaClO在反应过程中转移的电子少 使平衡右移

【解析】

（1）氧化工序中，其它价态的钒全部氧化成VO2+，氯酸根离子被还原为氯离子，结合元素化合价变化和电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平书写；

次氯酸钠易变质；

（2）浓缩工序中，加入NaOH的作用是使平衡正向进行，VO2++H2O⇌VO3-+2H+；

（3）沉钒工序的化学反应为NaVO3和硫酸铵反应生成NH4VO3沉淀；

（4）煅烧偏钒酸铵时，固体质量随温度变化的曲线如图2所示．加热到100℃～200℃时，质量减少2.34g-2.00g=0.34g，偏钒酸铵NH4VO3 物质的量==0.02mol，生成气体为氨气0.02mol，加热到400℃时固体剩余1.820g，固体质量减少2.00g-1.820g=0.18g，NH4VO3 NH3↑+HVO3，2HVO3 2H2O+V2O5，结合反应蒸馏变化分析。

（1）氧化工序中，其它价态的钒全部氧化成VO2+，氯酸根离子被还原为氯离子，钒元素化合价+2价变化为+5价，电子转移3e-，氯酸根离子中氯元素化合价+5价变化为-1价，电子转移6e-，结合电子守恒和原子守恒，2V2++ClO3-+H2O=VO2++Cl-+2H+，故答案为2、1、H2O，1、2、H+；

氧化工序中，NaClO与NaClO3均可用作氧化剂，不选择NaClO的理由是NaClO易变质；

（2）+5价钒在溶液中存在如下平衡：VO2++H2O⇌VO3-+2H+，加入NaOH和氢离子反应促进平衡正向进行，故答案为使VO2++H2O⇌VO3-+2H+平衡正向进行；

（3）由已知NH4VO3难溶于水，沉钒工序中向NaVO3溶液中加入硫酸铵生成NH4VO3 沉淀和硫酸钠，反应的化学方程式为：2NaVO3+（NH4）2SO4=2NH4VO3↓+Na2SO4；

（4）空气中煅烧偏钒酸铵发生反应为：

NH4VO3 NH3↑+HVO3，

117 17 100

2HVO3 2H2O+V2O5，

200 36 182

结合图象质量变化可知加热到100℃～200℃时，产生的一种气体是NH3，其电子式为；加热到400℃时，得到的固体产物是五氧化二钒，反应的化学方程式为2HVO3 2H2O+V2O5。