题目内容
【题目】金属钒及其化合物有着广泛的应用，现有如下回收利用含钒催化剂[含有V2O5、VOSO4（强电解质）及不溶性残渣]的工艺的主要流程：
部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：
物质 | VOSO4 | V2O5 | NH4VO3 | (VO2)2SO4 | HVO3 |
溶解性 | 可溶 | 难溶 | 难溶 | 易溶 | 难溶 |
请回答下列问题：
（1）工业上常用铝热反应由V2O5冶炼金属钒，化学方程式为__________。
（2）反应①、②、③、④中，发生氧化还原反应的是__________（填序号），写出反应①的离子方程式____。操作1、操作2用到的玻璃仪器是___________。
（3）反应③的沉淀率（又称沉钒率）是回收钒的关键之一，下图是反应温度与沉钒率的关系图，则控制温度的方法是_____________。
（4）反应④在焙烧过程中随温度的升高发生了两步反应。已知234gNH4VO3固体质量的减少值△W随温度（T）变化的曲线如图。试写出300℃~350℃时反应的化学方程式___________。
（5）全钒电池的电解质溶液为VOSO4溶液，电池的工作原理为VO2++V2++2H+
VO2++H2O+V3+。电池充电时阳极的电极反应式为____________。
【答案】3V2O5+10Al
5Al2O3+6V①②V2O5+SO32－+4H+=2VO2++SO42－+2H2O烧杯、玻璃棒、漏斗将反应容器置于80℃的水浴中2HVO3
V2O5+H2OVO2++H2O－e－=VO2++2H+
【解析】由流程图：反应①亚硫酸根具有还原性，酸性条件下，能被五氧化二钒氧化生成硫酸根离子，离子反应方程式为：V2O5+SO32－+4H＋=2VO2＋+SO42－+2H2O；反应②含VOSO4的滤液1与主要成分是VOSO4滤液2混合后用氯酸钾氧化，使VOSO4氧化成完全电离可溶于水的（VO2）2SO4，氯元素被还原为Cl－，离子方程式ClO3－+6VO2＋+3H2O=6VO2＋+6H＋+Cl－；反应③根据NH4VO3难溶于水，利用复分解反应沉淀VO3－，离子方程式为：NH4＋+VO3－=NH4VO3↓；反应④ 2HVO3
V2O5+H2O 。
(1)铝与五氧化二钒反应生成钒与氧化铝，铝与五氧化二钒反应生成钒与氧化铝，反应方程式为3V2O5+10Al
5Al2O3+6V；
（2）由上述反应①、②、③、④中，③、④反应中没有化合价变化，发生氧化还原反应的是①、②，反应①的离子方程式V2O5+SO32－+4H＋=2VO2＋+SO42－+2H2O；操作1、操作2是过滤，分离固体和液体，用到的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒、漏斗；
（3）反应③的沉淀率由图象可知在80℃时最高，控制80℃可将反应容器置于80℃的水浴中 ；
（4）根据NH4VO3在焙烧变化的图象可知：
2NH4VO3═V2O5+2NH3↑+H2O
234g 34g 18g
减少值开始为0～17g，曲线到200℃时（约为16.0g）曲线开始平直；到约为300℃时又开始减少（H2O的质量），到350℃时减少24g时就不再变化，所以NH4VO3在焙烧过程中200℃时左右先失去氨；NH4VO3=NH3＋HVO3，在300～350℃再失去水， 2HVO3V2O5+H2O；
（5）阳极反应式为：VO2++H2O－e－=VO2++2H+
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