Question

【題目】金屬釩熔點(diǎn)高、硬度大，具有良好的可塑性和低溫抗腐蝕性.工業(yè)常用釩爐渣(主要含FeO·V2O3，還有少量Al2O3、CuO等雜質(zhì))提取金屬釩，流程如圖：

已知:

I.釩有多種價(jià)態(tài)，其中+5價(jià)最穩(wěn)定.釩在溶液中主要以VO2+和VO3-的形式存在，存在平衡：VO2++H2OVO3+2H+.

Ⅱ.部分離子的沉淀pH：

	Cu2+	Fe2+	Fe3+
開(kāi)始沉淀PH	5.2	7.6	2.7
完全沉淀PH	6.4	9.6	3.7

回答下列問(wèn)題

(1)堿浸步驟中最好選用______________(填字母)

a. NaOH溶液 b.氨水c.純堿溶液

(2)焙燒的目的是將FeO·V2O3轉(zhuǎn)化為可溶性NaVO3，其中鐵元素全部轉(zhuǎn)化為+3價(jià)的氧化物，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________________________

(3)溶液1到溶液2的過(guò)程中，調(diào)節(jié)pH至8有兩個(gè)目的，一是除去________離子，二是促使_________.

(4)沉釩過(guò)程中得到NH4VO3沉淀需要洗滌，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)室洗滌的操作方法____________________.

(5)常用鋁熱反應(yīng)法由V2O5冶煉金屬釩，請(qǐng)寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________.

(6)釩的化合物也有廣泛的用途，如一種新型鋁離子可充電電池的結(jié)構(gòu)如圖所示.

已知放電時(shí)電池反應(yīng)為xAl+VO2=AlxVO2↓，則放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為_____________________.

Answer 1

【答案】a 4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2 Fe3+、Cu2+ VO2+轉(zhuǎn)化為VO3- 洗滌時(shí)應(yīng)往漏斗加水至浸沒(méi)沉淀，讓水自然流下，重復(fù)23次 10Al+3V2O55Al2O3+6V VO2+xAl3++3xe-=AlxVO2

【解析】

物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用。

赤泥主要含有FeO·V2O3、Al2O3、CuO，進(jìn)行堿浸，氧化鋁溶解形成偏鋁酸鹽，過(guò)濾后濾液1含有偏鋁酸鹽，通入二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀，經(jīng)過(guò)加熱分解可得到氧化鋁，濾渣1經(jīng)過(guò)空氣中焙燒，再用足量的硫酸溶解，溶液1中含有銅離子、鐵離子，調(diào)節(jié)pH值到8，銅離子、鐵離子沉淀完全，過(guò)濾得濾渣2應(yīng)為氫氧化銅和氫氧化鐵，同時(shí)由于溶液中存在平衡VO2++H2OVO3-+2H+，酸過(guò)量會(huì)抑制的生成NH4VO3，所以要調(diào)節(jié)溶液的pH值，過(guò)濾得溶液2中主要含釩元素以VO2+和VO3-的形式存在，再加入硫酸銨轉(zhuǎn)化為NH4VO3， NH4VO3焙燒得到V2O5，V2O5，發(fā)生鋁熱反應(yīng)得到V。據(jù)此解答。

赤泥主要含有FeO·V2O3、Al2O3、CuO，進(jìn)行堿浸，氧化鋁溶解形成偏鋁酸鹽，過(guò)濾后濾液1含有偏鋁酸鹽，通入二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀，經(jīng)過(guò)加熱分解可得到氧化鋁，濾渣1經(jīng)過(guò)空氣中焙燒，再用足量的硫酸溶解，溶液1中含有銅離子、鐵離子，調(diào)節(jié)pH值到8，銅離子、鐵離子沉淀完全，過(guò)濾得濾渣2應(yīng)為氫氧化銅和氫氧化鐵，同時(shí)由于溶液中存在平衡VO2++H2OVO3-+2H+，酸過(guò)量會(huì)抑制的生成NH4VO3，所以要調(diào)節(jié)溶液的pH值，過(guò)濾得溶液2中主要含釩元素以VO2+和VO3-的形式存在，再加入硫酸銨轉(zhuǎn)化為NH4VO3， NH4VO3焙燒得到V2O5，V2O5，發(fā)生鋁熱反應(yīng)得到V。

（1）根據(jù)上面的分析可知，堿浸要使氧化鋁溶解，所以只能用強(qiáng)堿，故選a。本小題答案為：a。

（2）焙燒的目的是將FeO·V2O3轉(zhuǎn)化為可溶性NaVO3，其中鐵元素全部轉(zhuǎn)化為+3價(jià)的氧化物，根據(jù)此信息可知方程式為4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2。本小題答案為：4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2。

（3）溶液1到溶液2的過(guò)程中，調(diào)節(jié)pH至8一是能使銅離子、鐵離子沉淀完全，二是由于溶液中存在平衡VO2++H2OVO3-+2H+，酸過(guò)量會(huì)抑制的生成NH4VO3。本小題答案為：Fe3+、Cu2+；VO2+轉(zhuǎn)化為VO3-。

（4）沉釩過(guò)程中得到NH4VO3沉淀需要洗滌，洗滌時(shí)應(yīng)往漏斗加水至浸沒(méi)沉淀，讓水自然流下，重復(fù)23次。本小題答案為：洗滌時(shí)應(yīng)往漏斗加水至浸沒(méi)沉淀，讓水自然流下，重復(fù)23次。

（5）鋁熱反應(yīng)由V2O5冶煉金屬釩的化學(xué)方程式為10Al+3V2O55Al2O3+6V。本小題答案為：10Al+3V255Al2O3+6V。

（6）該電池的負(fù)極為鋁，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Al-3e-=Al3+。電池的總反應(yīng)為xAl+VO2=AlxVO2↓，則正極反應(yīng)為總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)，正極電極反應(yīng)式為VO2+xAl3++3xe-=AlxVO2。本小題答案為：VO2+xAl3++3xe-=AlxVO2。