Question

【題目】釩及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用，可作為制硫酸的催化劑，從含釩廢料（含有V2O5、V2O4、SiO2、Fe2O3等）中回收V2O5的流程如下：

巳知:NH4VO3微溶于冷水，易溶于熱水，不溶于乙醇。

回答下列問題：

(1)為提高浸出速率，除適當増加硫酸濃度外，還可采取的措施有______(寫出一條)，濾渣1的成分是_____________，酸浸時V2O4發(fā)生反應的離子方程式為_______________。

(2)“氧化反應”反應中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為______。

(3)該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)有______(填化學式)。

(4)已知+2H++H2O，沉釩”過程中，主要反應的離子方程式為______。沉釩后為了得到盡可能多的NH4VO3，需要進行的主要操作有：冷卻過濾、___________。

(5)釩電池是目前發(fā)展勢頭強勁的優(yōu)秀綠色環(huán)保電池，全釩液流儲能電池就是其中一種，它的正負極活性物質(zhì)形成的電解質(zhì)溶液相互分開，該電池采用石墨電極，其工作原理示意如圖。放電時正極反應式為_____，充電時質(zhì)子的移動方向為_____(填“從左向右”或“從右向左”)。

Answer 1

【答案】將含釩廢料粉碎、適當提高反應溫度、加快攪拌速度等 SiO2或二氧化硅 V2O4+4H+=2VO2++2H2O 2：l CO2、NH3 +2+=NH4VO3↓+2CO2↑+H2O 乙醇洗滌、烘干 +e-+2H+=VO2++H2O 從左向右

【解析】

V2O5、V2O4、SiO2、Fe2O3與硫酸反應得到含有、VO2+、Fe3+的溶液，加入NaClO把VO2+氧化為+5價，調(diào)節(jié)pH=4使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，加入碳酸氫銨生成NH4VO3沉淀。

(1)根據(jù)影響反應速率的因素，為提高浸出速率，除適當増加硫酸濃度外，還可采取的措施有將含釩廢料粉碎、適當提高反應溫度、加快攪拌速度等，含釩廢料中SiO2和硫酸不反應，所以濾渣1的成分是SiO2，酸浸時V2O4和硫酸反應生成VOSO4和水，發(fā)生反應的離子方程式為V2O4+4H+=2VO2++2H2O；

(2)“氧化反應”中NaClO把VO2+氧化為+5價，氯元素化合價由+1降低為-1，V元素由+4升高為+5，還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比是2:1；

(3)沉釩過程發(fā)生反應+2+=NH4VO3↓+2CO2↑+H2O，NH4VO3加熱分解為氨氣、V2O5，二氧化碳、氨氣溶于水生成碳酸氫銨，該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)有CO2、NH3；

(4) “沉釩”過程中銨根離子、碳酸氫根離子、反應生成NH4VO3和二氧化碳氣體，主要反應的離子方程式為+2+=NH4VO3↓+2CO2↑+H2O。根據(jù)NH4VO3不溶于乙醇，沉釩后為了得到盡可能多的NH4VO3，需要進行的主要操作有：冷卻過濾、乙醇洗滌、烘干；

(5)原電池放電時，氫離子移向正極，、VO2+的轉(zhuǎn)化需要氫離子，所以放電時左側(cè)是正極、右側(cè)是負極，放電時正極反應式為+e-+2H+=VO2++H2O，充電時，左側(cè)為陽極、右側(cè)為陰極，質(zhì)子的移動方向為從左向右。