Question

[選修2—化學(xué)與技術(shù)]（15分）金屬釩被譽為“合金的維生素”，釩及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。從廢釩催化劑(主要成分有V2O5，VOSO4，K2SO4，SiO2等)中回收V2O5的生產(chǎn)流程圖如下：

請回答：

（1）進(jìn)行步驟①前，將廢釩催化劑粉碎的目的是 。寫出步驟①中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式 。

（2）實驗室中進(jìn)行萃取分液操作時，用到的玻璃儀器有 。②③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)+2n HA(有機層)2RAn(有機層) + n H2SO4(水層)，為提高②中萃取百分率，應(yīng)采取的措施是____ ；

（3）25°C時，取樣進(jìn)行試驗分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間關(guān)系如下表：

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	94.8	96.5	98.0	98.8	98.8	96.4	93.1	89.3

通過上表數(shù)據(jù)分析，在實際生產(chǎn)中，⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為______；

（4）在焙燒NH4VO3的過程中，固體質(zhì)量的減少值（縱坐標(biāo)）隨溫度變化的曲線如下圖所示，則NH4VO3在分解過程中 。

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．同時分解失去H2O和NH3

D．同時分解失去H2、N2和H2O

（5）全釩液儲能電池的電解質(zhì)溶液為VOSO4溶液，電池的工作原理為VO2+＋V2+＋2H+VO2+＋H2O＋V3+，電池放電時正極的電極反應(yīng)式為 。

Answer 1

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

（2）分液漏斗和燒杯 加入堿中和硫酸使平衡正移、多次連續(xù)萃取

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

【解析】

試題分析：（1）粉碎固體催化劑，能增大固液接觸面積，加快浸出速率，提高浸出率，步驟①是加入水溶解，再加入酸溶解VOSO4，加入亞硫酸鉀還原V2O5；從流程圖可知，得到的離子是VO2+，SO42-，可知酸性溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為V2O5+ SO32－+4H+=2VO2+ + SO42－+2H2O；

（2）萃取分液操作用到的玻璃儀器有分液漏斗和燒杯，R2（SO4）n（水層）+2nHA（有機層）2RAn（有機層）+nH2SO4（水層），加入堿中和酸可以促進(jìn)平衡正向進(jìn)行，提高萃取百分率，所以為提高②中萃取百分率，應(yīng)采取的措施是加入堿中和硫酸使平衡正移和多次連續(xù)萃取。

（3）釩沉淀率最高時最佳，依據(jù)圖表分析可知溶液的PH需要調(diào)節(jié)到1.7-1.8，釩的沉淀率最大。

（4）根據(jù)NH4VO3在焙燒變化的圖象可知：

2NH4VO3═V2O5+2NH3↑+H2O

234g 34g 18g

減少值開始為0～17g，曲線到200℃時（約為16.0g）曲線開始平直；到約為300℃時又開始減少9g（H2O的質(zhì)量），到350℃時減少24g時就不再變化，所以NH4VO3在焙燒過程中200℃時左右先失去氨；在300～350℃再失去水，選B．

（5）放電是原電池理論，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以電池放電時正極的電極反應(yīng)式為VO2+＋2H++ e－＝ VO2+＋H2O。

考點：考查物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合利用，電解原理的應(yīng)用等知識。