Question

【题目】V2O5（五氧化二钒）可作化学工业中的催化剂，广泛用于冶金、化工等行业。工业上利用冶炼铝生成的固体废料一一赤泥（主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物）提取V2O5其工艺流程图如图：

已知：①NH4VO3是白色粉末，微溶于冷水，可溶于热水。

②NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O

③V2O5是一种橙黄色片状晶体，微溶于水，不溶于乙醇，具有强氧化性。

④部分稀土金属氯化物在乙醇中溶解度较小。

（1）“碱浸”时对赤泥进行粉碎的目的是___。写出滤液1中通入足量CO2时所发生主要反应的离子方程式：___。

（2）将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入KSCN溶液后未见红色，写出该磁性产品与稀硝酸反应的离子方程式：___。

（3）“洗涤”操作时可选用的洗涤剂有___。（填字母）

A.冷水 B.热水C.1%NH4Cl溶液 D.乙醇

（4）需在流动空气中灼烧的原因可能是___。

（5）将0.253g产品溶于强碱溶液中，加热煮沸，调节pH为8~8.5，向反应后的溶液中加入硫酸酸化的KI溶液（过量），溶液中的还原产物为V3+离子，滴加指示剂，用0.250molL-1Na2S2O3溶液滴定，达到终点时消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL，则该产品的纯度为___。

（已知：I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI，结果保留三位有效数字）

（6）水系锌离子电池是一种新型二次电池，以Zn(CF3SO3)2(三氟甲磺酸锌）为电解质，工作原理如图。放电时V2O5电极上的电极反应式为___。

Answer 1

【答案】加快碱浸速率并使氧化铝充分溶解 AlO+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO 3Fe+8H++2NO=3Fe2++2NO↑+4H2O AC 把生成的NH3及时带走，防止V2O5与NH3发生氧化还原反应，影响纯度与产率 89.9% V2O5+xZn2++2xe-=ZnxV2O5

【解析】

赤泥进行碱浸，氧化铝溶解形成偏铝酸盐，再通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀。滤渣1系列操作得到V2O5，可知滤渣1中含有Fe2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物，进行还原、磁选，磁性产品中含有Fe等，非磁性产品含有V元素，在空气中焙烧后用盐酸溶解，钒在溶液中主要以VO2＋和VO3－的形式存在，再加入氯化铵转化为NH4VO3，焙烧得到V2O5，由溶液中存在平衡VO2＋+H2OVO3－+2H＋，盐酸过量会抑制生成NH4VO3，盐酸溶解时不易过量。

（1）赤泥进行碱浸，氧化铝溶解形成偏铝酸盐，再通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀。“碱浸”时对赤泥进行粉碎的目的是：加快碱浸速率并使氧化铝充分溶解。滤液1中通入足量CO2时所发生主要反应的离子方程式：AlO+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO。故答案为：加快碱浸速率并使氧化铝充分溶解；AlO+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO；

（2）将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入KSCN溶液后未见红色，说明生成的是亚铁离子，该磁性产品与稀硝酸反应的离子方程式：3Fe+8H++2NO=3Fe2++2NO↑+4H2O。故答案为：3Fe+8H++2NO=3Fe2++2NO↑+4H2O；

（3）NH4VO3是白色粉末，微溶于冷水，可溶于热水，NH4VO3在NH4Cl溶液中溶解度较小，“洗涤”操作时可选用的洗涤剂有冷水或1%NH4Cl溶液，虽然NH4VO3不溶于乙醇，但NH4VO3表面杂质，如NH4Cl不溶于乙醇，使用乙醇不能洗去沉淀表面的杂质，不选用乙醇。故答案为：AC；

（4）根据信息，NH4VO4灼烧生成V2O5，因为V2O5具有强氧化性，能与具有还原性NH3发生反应，从而影响产物的纯度及产率。需在流动空气中灼烧的原因可能是把生成的NH3及时带走，防止V2O5与NH3发生氧化还原反应，影响纯度与产率。故答案为：把生成的NH3及时带走，防止V2O5与NH3发生氧化还原反应，影响纯度与产率；

（5）根据I2和Na2S2O3发生反应的方程式I2+2Na2S2O3═Na2S4O6+2NaI可知，消耗n（I2）= n（Na2S2O3）=×20.00×10-3L×0.250mol·L－1=2.5×10-3mol，根据得失电子数目守恒，n（V2O5）×2×2=n（I2）×2，解得：n（V2O5）=1.25×10-3mol，则m（V2O5）=1.25×10-3×182g=0.2275g，则该产品的纯度为：×100%=89.9%；

故答案为：89.9%；

（6）放电时，锌作负极，失电子，V2O5在正极上得电子，发生还原反应，生成ZnxV2O5，放电时V2O5电极上的电极反应式为V2O5+xZn2++2xe-=ZnxV2O5。

故答案为：V2O5+xZn2++2xe-=ZnxV2O5。