Question

【題目】隨著材料科學的發展，金屬釩及其化合物得到了越來越廣泛的應用，并被譽為“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)，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:部分含釩物質在水中的溶解性:

物質	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，反應的化學方程式為:___________

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

(3)反應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，其反應的離子方程式為______.

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

(6)反應④在NH4VO3的焙燒過程中，固體質量的減少值(縱坐標) 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.同時分解失去H2O 和NH3

D.同時分解失去H2和N2和H2O

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

Answer 1

【答案】 3V2O5+10Al6V+5A12O3 5SO2+V2O55SO3+2V 將V2O5轉化為可溶性的VOSO4 C1O3 -+6VO2++3H2O=6VO2++6H++C1- 將反應容器置于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反應減去4V+5O22V2O5反應，消去氧氣，即可得到第一個反應的方程式；正確答案：5SO2+V2O55SO3+2V。

(3) 根據題給信息，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，沉釩率最高，因此可以用水浴加熱進行操作；正確答案：將反應容器置于80℃的水浴中。

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

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