Question

某工廠廢棄的釩渣中主要含V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2等，現(xiàn)從該釩渣回收V2O5的工藝流程示意圖如下：

（已知：沉淀為(NH4)2V6O16，全釩液流儲能電池是利用不同價態(tài)離子對氧化還原反應(yīng)來實現(xiàn)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置，②、③的變化過程可簡化為（下式R表示VO2+，HA表示有機萃取劑）。

R2(SO4)n(水層)+2nHA(有機層)2RAn(有機層) + nH2SO4(水層)

回答下列問題：

（1）(NH4)2V6O16中釩（V）的化合價為 ，①中產(chǎn)生的廢渣的主要成分是 。

（2）工藝中反萃取所用的X試劑為 。

（3）為提高②中萃取效率，應(yīng)采取的措施是 。

（4）請完成④中的反應(yīng)離子方程式：

（5）成品V2O5可通過鋁熱反應(yīng)來制取金屬釩，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。

（6）將兩個全釩液流儲能電池串聯(lián)后作為電源，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時，為使Cl2被完全吸收，制得有較強殺菌能力的消毒液，裝置如下：

b為電解池的 極，全釩液流儲能電池正極的電極反應(yīng)式為 ；

若通過消毒液發(fā)生器的電子為0.2 mol，則消毒液發(fā)生器中理論上最多能產(chǎn)生 gNaClO。

Answer 1

（除標(biāo)記外每空2分，共15分）

（1）+5 (1分) SiO2（名稱也可，1分）

（2）稀硫酸（化學(xué)式也可）

（3）加入堿（具體堿均可）中和硫酸使平衡正移、多次連續(xù)萃�。▽憽岸啻芜B續(xù)萃取”也得2分；寫“加入Zn、Fe等、弱酸強堿鹽” 也得2分；寫“增大萃取劑的加入量”給1分；寫“增大萃取劑濃度”不得分）

（4）1ClO3—+6VO2++6H+=6VO3++1Cl—+3H2O

（有錯計0分，“1”未寫本次不扣分）

（5） 10Al+3V2O56V+5Al2O3

（6）陽（1分） VO2++ e-+2H+=VO2++H2O 7.45

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)化合物中正負化合價代數(shù)和為0可判斷(NH4)2V6O16中N為-3、H為+1、O為-2價，則釩（V）的化合價為+5價；根據(jù)流程圖可知，只有二氧化硅不溶于硫酸，所以廢渣的主要成分是SiO2；

（2）從流程圖中可看出，加入反萃取劑X后，又得到有機萃取劑和含V元素的混合液，根據(jù)R2(SO4)n(水層)+2nHA(有機層) 2RAn(有機層) + nH2SO4(水層)可知，該平衡應(yīng)逆向進行，所以加入的X是硫酸；

（3）為提高②中萃取效率，使上述平衡正向移動，則應(yīng)加入堿性物質(zhì)，同時多次萃取也可增大萃取效率；

（4）V元素的化合價從+4價升高到+5價，則氯酸根離子中的Cl元素的化合價從+5價應(yīng)降低到-1價，同時根據(jù)元素守恒，則產(chǎn)物中還有水生成，所以產(chǎn)物的空白為Cl-和H2O；再根據(jù)得失電子守恒，VO2+和VO3+的系數(shù)是6，氯酸根離子和氯離子的系數(shù)是1，根據(jù)電荷守恒，則氫離子的系數(shù)是6，水的系數(shù)是3；

（5）鋁熱反應(yīng)是單質(zhì)Al與金屬氧化物的置換反應(yīng)，所以用Al與五氧化二釩反應(yīng)生成氧化鋁和釩的化學(xué)方程式是10Al+3V2O56V+5Al2O3；

（6）電解飽和食鹽水時，氯氣在陽極產(chǎn)生，氫氧化鈉再陰極產(chǎn)生，若使氯氣被全部吸收，則氯氣在下端，所以b極產(chǎn)生氯氣，則b極為陽極；全釩液流儲能電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，V元素的化合價降低，與b相連的為正極，所以正極反應(yīng)式是VO2++ e-+2H+=VO2++H2O；產(chǎn)生氯氣的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑，氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)的離子方程式是Cl2+2 OH-= Cl-+ ClO-+ H2O，當(dāng)電路中通過0.2mol電子時，產(chǎn)生氯氣的物質(zhì)的量是0.1mol，則消毒液發(fā)生器中理論上最多能產(chǎn)生0.1molNaClO，其質(zhì)量是7.45g。

考點：考查對流程的分析，元素化合價的判斷，電化學(xué)反應(yīng)原理的應(yīng)用

考點分析： 考點1：原電池 考點2：電解池 考點3：物質(zhì)的分離、除雜和提純 考點4：物質(zhì)的檢驗和鑒別 試題屬性

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