题目内容
【题目】钒是一种熔点很高的金属，具有良好的可塑性和低温抗腐蚀性，有延展性、硬度大，无磁性。广泛应用于钢铁、航空航天、能源、化工等领域。工业上常用钒炉渣(主要含FeOV2O3，还有少量SiO2、P2O5等杂质)提取V2O5的流程如图：
(1)焙烧的目的是将FeOV2O3转化为可溶性NaVO3，其中铁元素全部转化为+3价，写出该反应的化学方程式 _________________________________
(2)加MgSO4溶液的步骤中，滤渣的主要成分是_____________（用化学式表示)。
(3)沉钒过程中的发生反应的离子方程式为_________________，得到的固体物质往往需要洗涤，写出实验室洗涤NH4VO3沉淀的操作方法_______________。
(4)元素钒在溶液中还可以 以V2＋(紫色)、V3＋(绿色)、VO2＋(蓝色)、VO2＋(黄色)等形式存在．某利用钒元素微粒间的反应来设计的可充电电池的工作原理如图示,已知溶液中还含有1 mol 硫酸，请回答下列问题：
①充电时，左槽电极上发生的电极反应式为________________
②放电过程中，右槽溶液颜色变化为_______________________，若此时外电路转移了3.01×1022个电子，则左槽溶液中H＋的变化量Δn(H＋)＝_________。
【答案】4FeOV2O5+4Na2CO3+5O2
8NaVO3+2Fe2O3+4CO2 MgSiO3 Mg3（PO4)3 NH4＋+VO3－=NH4VO3↓ 往漏斗中加水至浸没沉淀，让水自然流下，重复2-3次 VO2＋+H2O-e=VO2＋+2H＋ 紫色变为绿色 0.05mol
【解析】
钒炉渣加入碳酸钠在空气中焙烧，生成NaVO3、氧化铁、硅酸钠、磷酸钠，水浸后得到滤渣中含有氧化铁，滤液为NaVO3、硅酸钠、磷酸钠的水溶液，滤液中加入硫酸镁生成生成难溶的硅酸镁、磷酸镁沉淀，过滤后向溶液中再加入硫酸铵生成NH4VO3沉淀，NH4VO3灼烧生成V2O5。
根据以上分析，(1) FeOV2O3与碳酸钠、氧气在高温条件下反应生成NaVO3、Fe2O3、CO2，该反应的化学方程式是4FeOV2O5+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2。
(2)加入MgSO4溶液生成硅酸镁、磷酸镁沉淀，所以滤渣的主要成分是MgSiO3、Mg3（PO4)3。
(3)沉钒过程中NaVO3与(NH4)2SO4发生反应生成NH4VO3沉淀，反应的离子方程式为NH4＋+VO3－=NH4VO3↓，实验室洗涤NH4VO3沉淀的操作方法是：往漏斗中加水至浸没沉淀，让水自然流下，重复2-3次；
(4) ①充电时，外接电源的正极与电池的正极相连，左槽电极为阳极，失电子发生氧化反应，钒元素化合价升高，发生的电极反应式为VO2＋+H2O-e-=VO2＋+2H＋；
②放电过程中，右槽是负极，负极失电子钒元素化合价升高，由V2＋变为V3＋，溶液颜色由紫色变为绿色，放电时正极反应为VO2＋+2H＋+e-=VO2＋+H2O，若此时外电路转移了3.01×1022个电子，通过电极反应消耗氢离子0.1mol，同时0.05mol氢离子由右槽进入左槽，则左槽溶液中H＋的变化量Δn(H＋)＝0.1-0.05=0.05mol。
