Question

钒及其化合物在工业生产中有着广泛的应用，可作为制硫酸的催化剂，从含钒废料（含有V₂O₅、V₂O₄、SiO₂、Fe₂O₃等）中回收V₂O₅的流程如下：

巳知:NH₄VO₃微溶于冷水，易溶于热水，不溶于乙醇。

回答下列问题：

(1)为提高浸出速率，除适当増加硫酸浓度外，还可采取的措施有______(写出一条)，滤渣1的成分是_____________，酸浸时V₂O₄发生反应的离子方程式为_______________。

(2)“氧化反应”反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为______。

(3)该流程中可循环利用的物质有______(填化学式)。

(4)已知+2H⁺+H₂O，沉钒”过程中，主要反应的离子方程式为______。沉钒后为了得到尽可能多的NH₄VO₃，需要进行的主要操作有：冷却过滤、___________。

(5)钒电池是目前发展势头强劲的优秀绿色环保电池，全钒液流储能电池就是其中一种，它的正负极活性物质形成的电解质溶液相互分开，该电池采用石墨电极，其工作原理示意如图。放电时正极反应式为_____，充电时质子的移动方向为_____(填“从左向右”或“从右向左”)。

Answer

将含钒废料粉碎、适当提高反应温度、加快搅拌速度等 SiO2或二氧化硅 V2O4+4H+=2VO2++2H2O 2：l CO2、NH3 +2+=NH4VO3↓+2CO2↑+H2O 乙醇洗涤、烘干 +e-+2H+=VO2++H2O 从左向右

【解析】

V2O5、V2O4、SiO2、Fe2O3与硫酸反应得到含有、VO2+、Fe3+的溶液，加入NaClO把VO2+氧化为+5价，调节pH=4使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，加入碳酸氢铵生成NH4VO3沉淀。

(1)根据影响反应速率的因素，为提高浸出速率，除适当増加硫酸浓度外，还可采取的措施有将含钒废料粉碎、适当提高反应温度、加快搅拌速度等，含钒废料中SiO2和硫酸不反应，所以滤渣1的成分是SiO2，酸浸时V2O4和硫酸反应生成VOSO4和水，发生反应的离子方程式为V2O4+4H+=2VO2++2H2O；

(2)“氧化反应”中NaClO把VO2+氧化为+5价，氯元素化合价由+1降低为-1，V元素由+4升高为+5，还原剂与氧化剂的物质的量之比是2:1；

(3)沉钒过程发生反应+2+=NH4VO3↓+2CO2↑+H2O，NH4VO3加热分解为氨气、V2O5，二氧化碳、氨气溶于水生成碳酸氢铵，该流程中可循环利用的物质有CO2、NH3；

(4) “沉钒”过程中铵根离子、碳酸氢根离子、反应生成NH4VO3和二氧化碳气体，主要反应的离子方程式为+2+=NH4VO3↓+2CO2↑+H2O。根据NH4VO3不溶于乙醇，沉钒后为了得到尽可能多的NH4VO3，需要进行的主要操作有：冷却过滤、乙醇洗涤、烘干；

(5)原电池放电时，氢离子移向正极，、VO2+的转化需要氢离子，所以放电时左侧是正极、右侧是负极，放电时正极反应式为+e-+2H+=VO2++H2O，充电时，左侧为阳极、右侧为阴极，质子的移动方向为从左向右。