为回收利用废钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工

Question

为回收利用废钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：部分含钒物质在水中的溶解性如下： 物质 VOSO4 V2O5 NH4VO3 （VO2）2SO4 溶解性 可溶 难溶 难溶 易溶回答下列问题：（1）工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，该反应的氧化剂为______．（2）滤液中含钒的主要成分为______（填化学式）．（3）该工艺中反应③的沉淀率（又称沉钒率）是回收钒的关键之一，该步反应的离子方程式______；沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比）和温度．根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为______、______℃．（4）用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定（VO2）2SO4溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，反应方程式为：2VO2++H2C2O4+2H+=2VOn++2CO2↑+mH2O，其中n、m分别为______、______．（5）全矾液流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）铝与五氧化二钒反应生成钒与氧化铝，反应方程式为3V₂O₅+10Al

高温  .

6V+5Al₂O₃，
故答案为：3V₂O₅+10Al

高温  .

6V+5Al₂O₃；
（2）废钒催化剂中含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣，由于V₂O₅为难溶物，所以滤液中含钒的主要成分为VOSO₄，
故答案为：VOSO₄ ；
（3）根据NH₄VO₃难溶于水，利用复分解反应沉淀VO₃^-，离子方程式为：NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓，
根据沉钒率与沉淀温度的图象可知，在80℃时沉矾率最高为98%，再根据氯化铵系数与沉钒率可知，氯化铵系数为4时沉钒率最高，所以最佳控制氯化铵系数和温度分别为：4，80℃，
故答案为：NH₄⁺+VO₃^-=NH₄VO₃↓； 4；80℃；
（4）2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺═2VOⁿ⁺+2CO₂↑+mH₂O，根据电荷守恒，2n=1×2+1×2，解得n=2；再根据氢原子质量守恒看得：2+2=2m，则m=2，
故答案为：2、2；
（5）正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O；故答案为：VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O．