Question

[选修2—化学与技术]（15分）金属钒被誉为“合金的维生素”，钒及其化合物在工业生产中有着广泛的应用。从废钒催化剂(主要成分有V2O5，VOSO4，K2SO4，SiO2等)中回收V2O5的生产流程图如下：

请回答：

（1）进行步骤①前，将废钒催化剂粉碎的目的是 。写出步骤①中发生氧化还原反应的离子方程式 。

（2）实验室中进行萃取分液操作时，用到的玻璃仪器有 。②③变化过程可简化为(下式R表示VO2+，HA表示有机萃取剂)R2(SO4)n(水层)+2n HA(有机层)2RAn(有机层) + n H2SO4(水层)，为提高②中萃取百分率，应采取的措施是____ ；

（3）25°C时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
钒沉淀率%	88.1	94.8	96.5	98.0	98.8	98.8	96.4	93.1	89.3

通过上表数据分析，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为______；

（4）在焙烧NH4VO3的过程中，固体质量的减少值（纵坐标）随温度变化的曲线如下图所示，则NH4VO3在分解过程中 。

A．先分解失去H2O，再分解失去NH3

B．先分解失去NH3，再分解失去H2O

C．同时分解失去H2O和NH3

D．同时分解失去H2、N2和H2O

（5）全钒液储能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+，电池放电时正极的电极反应式为 。

Answer 1

（1）增大固液接触面积，加快浸出速率，提高浸出率 V2O5+ SO32－+4H+=2VO2+ + SO42－+2H2O

（2）分液漏斗和烧杯 加入碱中和硫酸使平衡正移、多次连续萃取

（3）1.7­­­~1.8 （4）B （5）VO2+＋2H++ e－＝ VO2+＋H2O

【解析】

试题分析：（1）粉碎固体催化剂，能增大固液接触面积，加快浸出速率，提高浸出率，步骤①是加入水溶解，再加入酸溶解VOSO4，加入亚硫酸钾还原V2O5；从流程图可知，得到的离子是VO2+，SO42-，可知酸性溶液中发生氧化还原反应，离子方程式为V2O5+ SO32－+4H+=2VO2+ + SO42－+2H2O；

（2）萃取分液操作用到的玻璃仪器有分液漏斗和烧杯，R2（SO4）n（水层）+2nHA（有机层）2RAn（有机层）+nH2SO4（水层），加入碱中和酸可以促进平衡正向进行，提高萃取百分率，所以为提高②中萃取百分率，应采取的措施是加入碱中和硫酸使平衡正移和多次连续萃取。

（3）钒沉淀率最高时最佳，依据图表分析可知溶液的PH需要调节到1.7-1.8，钒的沉淀率最大。

（4）根据NH4VO3在焙烧变化的图象可知：

2NH4VO3═V2O5+2NH3↑+H2O

234g 34g 18g

减少值开始为0～17g，曲线到200℃时（约为16.0g）曲线开始平直；到约为300℃时又开始减少9g（H2O的质量），到350℃时减少24g时就不再变化，所以NH4VO3在焙烧过程中200℃时左右先失去氨；在300～350℃再失去水，选B．

（5）放电是原电池理论，正极得电子发生还原反应，所以电池放电时正极的电极反应式为VO2+＋2H++ e－＝ VO2+＋H2O。

考点：考查物质分离和提纯的方法和基本操作综合利用，电解原理的应用等知识。