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滤液中� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

(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，反应的离子方程式为□VO₂^＋＋□H₂C₂O₄＋□_____＝□VO²^＋＋□CO₂↑＋□H₂O，试将其配平。
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。

⑴3V₂O₅＋10Al＝5Al₂O₃＋6V 　⑵VOSO₄
⑶NH₄^＋＋VO₃^—＝ NH₄VO₃↓　 4　 80 ℃
⑷2VO₂^＋＋H₂C₂O₄＋2H^＋＝ 2VO²^＋＋2CO₂↑＋2H₂O
⑸VO²^＋＋H₂O－e^－＝ VO₂^＋＋2H^＋ (2，2，2，2，2，2，2)

解析试题分析：⑴用铝热剂法冶炼金属钒，反应物有V₂O₅和Al，生成物有V和Al，可采用化合价升降法将其配平。
⑵根据表中的信息知，只有VOSO₄溶于水，故滤液中含钒的主要成分为VOSO₄。
⑶根据表中的信息知，NH₄VO₃难溶于水，故该工艺中反应③为NH₄^＋与VO₃^—反应生成NH₄VO₃沉淀。
通过观察两图知控制氯化铵系数为4(太大时钒的沉淀率提高不大，但导致铵盐的利用率不高)，控制温度为80 ℃(该温度下钒的沉淀率最高)。
⑷首先根据得失电子守恒有2VO₂^＋＋H₂C₂O₄―― 2VO²^＋＋2CO₂↑，再根据电荷守恒有2VO₂^＋＋H₂C₂O₄＋2H^＋――2VO²^＋＋2CO₂↑(用硫酸酸化，添加H^＋满足电荷守恒)，最后根据原子守恒得2VO₂^＋＋H₂C₂O₄＋2H^＋＝ 2VO²^＋＋2CO₂↑＋2H₂O。
⑸电池充电时阳极上VO²^＋发生氧化反应生成VO₂^＋，首先根据得失电子守恒有VO²^＋－e^―――VO₂^＋，再根据电荷守恒有VO²^＋－e^――― VO₂^＋＋2H^＋，最后根据原子守恒得VO²^＋＋H₂O－e^－＝ VO₂^＋＋2H^＋。
考点：本题以回收钒的化工流程图为素材，考查化学方程式、离子方程式、电极反应式等的配平与书写，以及读图能力。

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在化学能与电能的转化过程中，下列叙述正确的是（）

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B．教材所示的铜-锌原电池在工作时，Zn²⁺向铜片附近迁移

C．电镀时，电镀槽里的负极材料发生氧化反应

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（1）利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应该置于  处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为     。

（2）肼（N₂H₄）又称联氨，是一种可燃性液体，其燃烧热较大且燃烧产物对环境无污染，故可以用作火箭燃料。肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20％—30％的KOH溶液。该电池放电时，通入肼的一极为    极，该极的电极反应式是      ，电池工作一段时间后，电解质溶液的pH将   （填“增大”、“减小”、“不变”）。
（3）碘被称为 “智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。碘酸钾(KIO₃)是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料，可通过电解制备碘酸钾。（阴、阳两极均用惰性电极，阴极室与阳极室用阳离子交换膜隔开）请回答下列问题：电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：
3I₂+6KOH=5KI+KIO₃+3H₂O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为      。

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（2）根据反应2Fe³⁺ + Cu = 2Fe²⁺+Cu²⁺设计原电池，所需负极材料为，溶液中Fe³⁺向（填“负极”或“正极”）迁移，负极反应式为；正极反应式为。

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回答下列问题：
（1）外电路的电流方向是由____极流向____极。（填字母）
（2）电池正极反应式为____。
（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？____（填“是”或“否”），原因是____________。
（4）MnO₂可与KOH和KClO₃，在高温下反应，生成K₂MnO₄，反应的化学方程式为_______________。K₂MnO₄在酸性溶液中歧化，生成KMnO₄和MnO₂的物质的量之比为___________。

（6分）（1）甲烷通常用来作燃料，其燃烧反应的化学方程式是。
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(9分)
新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH₄和O₂，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。

回答下列问题：
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为                、               。
(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生．其中b电极上得到的是     ，电解氯化钠溶液的总反应方程式为                            ；
(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为
     （法拉第常数F=9.65×l0⁴C.mol^-1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为   L(标准状况)。

在一个U形管里盛有CuCl₂溶液，并插入两块锌片作电极，按如图连接。

(1)如果把电键K接A，该装置应是电解装置，Zn①极是       极，电极反应式为              ，Zn②极是       极，电极反应式为                         。
(2)上述反应进行5 min后，转换电键K到C，则这个装置是原电池装置，Zn①极是       极，电极反应式为       。
(3)上述装置进行2 min后，再转换电键K到B，则Zn①极发生的化学反应为                                                            ，Zn②极发生的有关电化学的反应为                                        。

如图所示，用石墨电极电解氯化铜溶液。查阅资料可知，CuCl₄²^—显黄色，氯化铜溶液显蓝绿色或黄绿色；向体积相同浓度分别为0.01 mol/L、0.05 mol/L、0.1 mol/L、0.5 mol/L的氯化铜溶液中加入NaCl至饱和，对比发现，溶液的颜色由黄绿色向蓝绿色转变。

请回答下列问题：
(1)阳极上的气体呈________色，检验该气体可用________________。
(2)写出电解的离子方程式：________________。
(3)实验时，装置中阴极溶液颜色由蓝绿色变为黄绿色，原因是________。
(4)取出阴极的石墨棒，发现表面有浅蓝色固体，试设计实验探究此浅蓝色固体的成分：
____________________________________________________。
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