Question

【題目】釩電池是一種新型酸性硫酸鹽二次電池，釩電池失效后，廢電解液回收利用的一種工藝如下:

已知:a.+5價(jià)釩在溶液中存在如下平衡: 。

b.部分含釩物質(zhì)在水中的溶解性見下表:

(1)氧化工序中，其他價(jià)態(tài)的釩全部氧化成，完成氧化的離子方程式:

_________V2++_________ClO3-+ _________=_________VO2+__________C1-+ __________NaClO和NaClO3均可作氧化劑，該工序中不選擇NaClO作氧化劑的理由是_________。

(2)濃縮工序中，加入NaOH的作用是_________。

(3)沉釩工序的化學(xué)方程式為_________。

(4)煅燒偏釩酸銨時(shí)，固體(取234g NH4VO3)質(zhì)量的減少量隨溫度變化的曲線如圖所示，100~200℃時(shí)產(chǎn)生的一種氣體的電子式為________，300~350℃時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。

Answer 1

【答案】2 1 2 1 等質(zhì)量的NaClO在反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移的電子少 使平衡右移

【解析】

（1）氧化工序中，其它價(jià)態(tài)的釩全部氧化成VO2+，氯酸根離子被還原為氯離子，結(jié)合元素化合價(jià)變化和電子守恒、電荷守恒、原子守恒配平書寫；

次氯酸鈉易變質(zhì)；

（2）濃縮工序中，加入NaOH的作用是使平衡正向進(jìn)行，VO2++H2OVO3-+2H+；

（3）沉釩工序的化學(xué)反應(yīng)為NaVO3和硫酸銨反應(yīng)生成NH4VO3沉淀；

（4）煅燒偏釩酸銨時(shí)，固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖2所示．加熱到100℃～200℃時(shí)，質(zhì)量減少2.34g-2.00g=0.34g，偏釩酸銨NH4VO3 物質(zhì)的量==0.02mol，生成氣體為氨氣0.02mol，加熱到400℃時(shí)固體剩余1.820g，固體質(zhì)量減少2.00g-1.820g=0.18g，NH4VO3 NH3↑+HVO3，2HVO3 2H2O+V2O5，結(jié)合反應(yīng)蒸餾變化分析。

（1）氧化工序中，其它價(jià)態(tài)的釩全部氧化成VO2+，氯酸根離子被還原為氯離子，釩元素化合價(jià)+2價(jià)變化為+5價(jià)，電子轉(zhuǎn)移3e-，氯酸根離子中氯元素化合價(jià)+5價(jià)變化為-1價(jià)，電子轉(zhuǎn)移6e-，結(jié)合電子守恒和原子守恒，2V2++ClO3-+H2O=VO2++Cl-+2H+，故答案為：2、1、H2O，1、2、H+；

氧化工序中，NaClO與NaClO3均可用作氧化劑，不選擇NaClO的理由是NaClO易變質(zhì)；

（2）+5價(jià)釩在溶液中存在如下平衡：VO2++H2OVO3-+2H+，加入NaOH和氫離子反應(yīng)促進(jìn)平衡正向進(jìn)行，故答案為：使VO2++H2OVO3-+2H+平衡正向進(jìn)行；

（3）由已知NH4VO3難溶于水，沉釩工序中向NaVO3溶液中加入硫酸銨生成NH4VO3 沉淀和硫酸鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaVO3+（NH4）2SO4=2NH4VO3↓+Na2SO4；

（4）空氣中煅燒偏釩酸銨發(fā)生反應(yīng)為：

NH4VO3 NH3↑+HVO3，

117 17 100

2HVO3 2H2O+V2O5，

200 36 182

結(jié)合圖象質(zhì)量變化可知加熱到100℃～200℃時(shí)，產(chǎn)生的一種氣體是NH3，其電子式為；加熱到400℃時(shí)，得到的固體產(chǎn)物是五氧化二釩，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2HVO3 2H2O+V2O5。