Question

【題目】I、下圖是全釩液流電池的示意圖

該電池充放電的總反應(yīng)式為：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）充電時(shí)的陰極反應(yīng)式為______________，陽(yáng)極附近顏色變化是______。

（2）放電過(guò)程中，正極附近溶液的pH ________（選填“升高”“降低”或“不變”）。

II、回收利用廢釩催化劑（主要成分為V2O5、VOSO4和二氧化硅）的工藝流程如下圖所示。

（3）濾渣可用于______________________（填一種用途）。

（4）25℃時(shí)，取樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間的關(guān)系如下表所示：

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
釩沉淀率（％）	88.1	91.8	96.5	98	99.8	97.8	96.4	93.0	89.3

根據(jù)上表數(shù)據(jù)判斷，加入氨水調(diào)節(jié)酸堿性，溶液的最佳pH為____；上述過(guò)濾操作過(guò)程中所需用到的玻璃儀器有__________________________________。

（5）為了提高釩的浸出率，用酸浸使廢釩催化劑中的V2O5轉(zhuǎn)變成可溶于水的VOSO4，酸浸過(guò)程中，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為________。

（6）氧化過(guò)程中，VO2+變?yōu)?/span>VO2+，則該反應(yīng)的離子方程式為____________________。

Answer 1

【答案】 V3++eV2+ 藍(lán)色變黃色 升高 制作光導(dǎo)纖維、建筑材料等 1.7 漏斗、燒杯、玻璃棒 1：2 ClO3+6VO2++3H2O6VO2++Cl+6H+

【解析】I、(1)充電時(shí)，陰極反應(yīng)為還原反應(yīng)，故為V3+得電子生成V2+的反應(yīng)，電極反應(yīng)式為V3++e-═V2+，充電時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生VO2++H2O=VO2++2H++e-，溶液的顏色由藍(lán)色變?yōu)辄S色，故答案為：V3++e-═V2+；藍(lán)色變黃色；

(2)放電過(guò)程中，正極反應(yīng)是還原反應(yīng)，由電池總反應(yīng)可知放電時(shí)的正極反應(yīng)為VO2++2H++e-═VO2++H2O，正極附近溶液的酸性減弱，pH升高，故答案為：升高；

生成耗H+，溶液pH降低，

II、廢釩催化劑(主要成分為V2O5、VOSO4和二氧化硅)，粉碎后加水水浸過(guò)濾，據(jù)物質(zhì)的水溶性確定，V2O5和SiO2難溶于水，V2O5和SiO2即為得到的濾渣，亞硫酸根具有還原性，酸性條件下，能被五氧化二釩氧化生成硫酸根離子，離子反應(yīng)方程式為：V2O5+SO32-+4H+=2VO2++SO42-+2H2O，過(guò)濾得到濾液B凈化，和濾液A混合加入氯酸鉀，氯酸鉀具有氧化性，能將VO2+氧化為VO2+，加入氨水，調(diào)節(jié)溶液pH到最佳值，得到NH4VO3，最后焙燒得到五氧化二釩。

(3)濾渣中二氧化硅可用于制作光導(dǎo)纖維、建筑材料等，故答案為：制作光導(dǎo)纖維、建筑材料等；

(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷，⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液pH最佳值為1.7，此時(shí)鋇沉淀率達(dá)到最大，需要氨水量較小，過(guò)濾操作過(guò)程中所需用到的玻璃儀有：漏斗、燒杯、玻璃棒，故答案為：1.7；漏斗、燒杯、玻璃棒；

(5)亞硫酸根具有還原性，酸性條件下，能被五氧化二釩氧化生成硫酸根離子，離子反應(yīng)方程式為：V2O5+SO32-+4H+=2VO2++SO42-+2H2O，酸浸過(guò)程中氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1：2，故答案為：1：2；

(6)氧化過(guò)程中，氯酸鉀具有氧化性，能將VO2+氧化為VO2+，反應(yīng)的離子方程式為ClO3+6VO2++3H2O=6VO2++Cl+6H+，故答案為：ClO3+6VO2++3H2O=6VO2++Cl+6H+。