Question

（14分）为回收利用废钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：

部分含钒物质在水中的溶解性如下：

物质	VOSO4	V2O5	NH4VO3	（VO2）2SO4
溶解性	可溶	难溶	难溶	易溶

   回答下列问题：
⑴工业由V₂O₅冶炼金属钒常用铝热剂法，写出该反应的化学方程式             。
⑵图中所示滤液中含钒的主要成分为      （写化学式）。
⑶该工艺中反应③的沉淀率（又称沉钒率）是回收钒的关键之一，该步反应的离子方程式             ；沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH₄Cl加入质量与料液中V₂O₅的质量比）和温度。根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为       、       。

⑷用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定（VO₂）₂SO₄溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，完成反应的离子方程式为□VO₂⁺＋□H₂C₂O₄＋□_____＝□VO²⁺＋□CO₂↑＋□H₂O。
⑸全矾液流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          。

Answer 1

⑴ 3V₂O₅＋10Al5Al₂O₃＋6V；⑵VOSO₄； ⑶ NH₄⁺＋VO₃^—＝NH₄VO₃↓； 4；80℃ ； 
⑷ 2VO₂⁺＋H₂C₂O₄＋2H⁺ ＝ 2VO²⁺＋2CO₂↑＋2H₂O    ⑸ VO²⁺＋H₂O－e^－＝VO₂⁺＋2H⁺

试题分析：⑴用V₂O₅通过铝热反应制取V的方程式为：3V₂O₅＋10Al5Al₂O₃＋6V。⑵根据流程图及题目提供的物质的溶解性信息可知：在图中所示滤液中含钒的主要成分为VOSO₄；⑶向含有VO₃^—的溶液中加入NH₄Cl，发生反应得到NH₄VO₃沉淀的两种方程式是NH₄⁺＋VO₃^—＝NH₄VO₃↓；由于在氯化铵系数是4、反应温度为80℃时沉钒率最高。因此最佳控制氯化铵系数和温度为4；80℃。⑷根据电子守恒、电荷守恒及元素的原子个数守恒可知缺项为H⁺，相应的两种方程式是2VO₂⁺＋H₂C₂O₄＋2H⁺ ＝ 2VO²⁺＋2CO₂↑＋2H₂O；⑸根据全矾液流电池在充电时的工作原理方程式可知: 电池充电时阳极的电极反应式为VO²⁺＋H₂O－e^－＝VO₂⁺＋2H⁺。