Question

（14分）钒是一种重要的合金元素，还用于催化剂和新型电池。从含钒固体废弃物（含有SiO₂、Al₂O₃及其他残渣）中提取钒的一种新工艺主要流程如下：

部分含钒化合物在水中的溶解性如下表：

物质	V2O5	NH4VO3	VOSO4	(VO2)2SO4
溶解性	难溶	难溶	可溶	易溶

请回答下列问题：

（1）反应①所得溶液中除H⁺之外的阳离子有             。

（2）反应②碱浸后滤出的固体主要成分是             （写化学式）。

（3）反应④的离子方程式为                     。

（4）25℃、101 kPa时，4Al(s)＋3O₂(g)==2Al₂O₃(s)  ΔH₁＝-a kJ/mol

4V(s)＋5O₂(g)==2V₂O₅(s)   ΔH₂＝-b kJ/mol

用V₂O₅发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是               。

（5）钒液流电池（如下图所示）具有广阔的应用领域和市场前景，该电池中隔膜只允许H⁺通过。电池放电时负极的电极反应式为             ，电池充电时阳极的电极反应式是            。

（6）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定(VO₂)₂SO₄溶液，以测定反应①后溶液中的含钒量，反应的离子方程式为：2VO＋H₂C₂O₄＋2H⁺===2VO²⁺＋2CO₂↑＋2H₂O。取25.00 mL 0.1000 mol/LH₂C₂O₄标准溶液于锥形瓶中，加入指示剂，将待测液盛放在滴定管中，滴定到终点时消耗待测液24.0 mL，由此可知，该(VO₂)₂SO₄溶液中钒的含量为      g/L。

Answer

（1）VO2＋、Al3+ （2分）（2）Al(OH)3 （2分）（3）NH4＋＋VO3—==NH4VO3↓ （2分）

（4）10Al(s)＋3V2O5(s)==5Al2O3(s)＋6V(s) ΔH＝-kJ/mol （3分）

（5）V2+－e－== V3+ （2分） VO2+－e－＋H2O==VO2＋＋2H+ （2分）（6）10.6 （3分）

【解析】

试题分析：（1）反应①所得溶液中除H+之外的阳离子还有VO2＋。另外氧化铝与硫酸反应还生成硫酸铝和水，则还含有Al3+。

（2）溶液中的铝离子与碳酸根离子水解相互促进生成氢氧化铝和CO2，所以反应②碱浸后滤出的固体主要成分是Al(OH)3 。

（3）反应④是VO3—与铵根离子结合生成NH4VO3沉淀，反应的离子方程式为NH4＋＋VO3—＝NH4VO3↓。

（4）已知①4Al(s)＋3O2(g)==2Al2O3(s) ΔH1＝-a kJ/mol，②4V(s)＋5O2(g)==2V2O5(s) ΔH2＝-b kJ/mol，则根据盖斯定律可知（①×5—②×3）÷2即可得到用V2O5发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是10Al(s)＋3V2O5(s)==5Al2O3(s)＋6V(s) ΔH＝-kJ/mol。

（5）钒液流电池（如下图所示）具有广阔的应用领域和市场前景，该电池中隔膜只允许H+通过。电池放电时负极是V2+失去电子转化为V3+，则电极反应式为V2+－e－== V3+，电池充电时阳极是原电池正极反应的逆反应，则电极反应式是VO2+－e－＋H2O==VO2＋＋2H+。

（6）根据方程式可知该(VO2)2SO4溶液中钒的含量为 g/L。

考点：考查物质制备工艺流程图的分析与应用