Question

【題目】隨著材料科學(xué)的發(fā)展，金屬釩及其化合物得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并被譽(yù)為“合金的維生素”。為了回收利用含鋼催化劑(V2O5、VOSO4及不溶性雜質(zhì))，科研人員最新研制了一種離子交換法回收釩的新工藝。該工藝的主要流程如圖所示:

已知:部分含釩物質(zhì)在水中的溶解性:

物質(zhì)	V2O5	VOSO4	NH4VO3	(VO2)2SO4
溶解性	難溶	可溶	難溶	易溶

(1)由V2O5冶煉金屬釩采用鋁熱劑法，反應(yīng)的化學(xué)方程式為:___________

(2)V2O5通常用作為反應(yīng)2SO2+O22SO3的理想催化劑，其催化的機(jī)理可能是加熱時(shí)可逆地失去氧的原因，其過程可用兩個(gè)化學(xué)方程式表示:_________、4V+5O22V2O5.

(3)反應(yīng)①的目的是_________.

(4)將濾液1與濾液2混合后用氯酸鉀氧化，氯元素被還原為最低價(jià)，其反應(yīng)的離子方程式為______.

(5)反應(yīng)③的沉淀率(又稱沉釩率) 是回收釩的關(guān)鍵之一，下圖是反應(yīng)溫度與沉釩率的關(guān)系圖，則控制溫度的方法是____________.

(6)反應(yīng)④在NH4VO3的焙燒過程中，固體質(zhì)量的減少值(縱坐標(biāo)) 隨溫度變化的曲線如圖2所示，則其分解過程中_______(填字母代號)。

A.先分解失去H2O，再分解失去NH3

B.先分解失去NH3， 再分解失去H2O

C.同時(shí)分解失去H2O 和NH3

D.同時(shí)分解失去H2和N2和H2O

(7)全釩電池的電解質(zhì)溶液為VOSO4溶液，電池的工作原理為VO2++V2++2H+VO2++H2O+V3+。電池充電時(shí)陽極的電極反應(yīng)式為__________

Answer 1

【答案】 3V2O5+10Al6V+5A12O3 5SO2+V2O55SO3+2V 將V2O5轉(zhuǎn)化為可溶性的VOSO4 C1O3 -+6VO2++3H2O=6VO2++6H++C1- 將反應(yīng)容器置于80℃的水浴中 B VO2++H2O-e- =VO2++2H+

【解析】(1)高溫下，用金屬鋁從活潑性比鋁差的金屬氧化物中置換出該金屬，既為鋁熱劑法；正確答案：3V2O5+10Al 6V+5A12O3。

(2)用2SO2+O22SO3反應(yīng)減去4V+5O22V2O5反應(yīng)，消去氧氣，即可得到第一個(gè)反應(yīng)的方程式；正確答案：5SO2+V2O55SO3+2V。

(3) 根據(jù)題給信息，V2O5 不溶于水，因此在酸性條件下，用亞硫酸鈉把 V2O5還原為可溶性的VOSO4，便于氯酸鉀把VOSO4氧化為(VO2)2SO4；正確答案：將V2O5轉(zhuǎn)化為可溶性的VOSO4 。

(4) 易溶于水VOSO4被氧化為易溶的(VO2)2SO4，而氯酸鉀中氯元素被還原到Cl-；正確答案： C1O3 -+6VO2++3H2O=6VO2++6H++C1-。

(5)從圖像中看出，溫度為80℃時(shí)，沉釩率最高，因此可以用水浴加熱進(jìn)行操作；正確答案：將反應(yīng)容器置于80℃的水浴中。

(6)由圖像中曲線變化可知：200℃時(shí)左右時(shí)，固體質(zhì)量大約減少17克，應(yīng)該為氨氣的質(zhì)量；400℃左右時(shí)，固體質(zhì)量大約又減少18克，應(yīng)該為水的質(zhì)量；所以NH4VO3在焙燒過程中200℃時(shí)左右先失去氨；在400℃左右再失去水，最終NH4VO3在焙燒發(fā)生分解反應(yīng)，最終產(chǎn)物為V2O5、NH3和H2O；正確答案：B。

(7)充電過程為電解的過程，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，VO2+中釩為+4價(jià)，氧化為+5價(jià)的VO2+；正確答案：VO2++H2O-e- =VO2++2H+。