Question

【題目】V2O5（五氧化二釩）可作化學(xué)工業(yè)中的催化劑，廣泛用于冶金、化工等行業(yè)。工業(yè)上利用冶煉鋁生成的固體廢料一一赤泥（主要成分為Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金屬氧化物）提取V2O5其工藝流程圖如圖：

已知：①NH4VO3是白色粉末，微溶于冷水，可溶于熱水。

②NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O

③V2O5是一種橙黃色片狀晶體，微溶于水，不溶于乙醇，具有強(qiáng)氧化性。

④部分稀土金屬氯化物在乙醇中溶解度較小。

（1）“堿浸”時對赤泥進(jìn)行粉碎的目的是___。寫出濾液1中通入足量CO2時所發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式：___。

（2）將磁性產(chǎn)品加入稀硝酸溶解，取上層清液再加入KSCN溶液后未見紅色，寫出該磁性產(chǎn)品與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式：___。

（3）“洗滌”操作時可選用的洗滌劑有___。（填字母）

A.冷水 B.熱水C.1%NH4Cl溶液 D.乙醇

（4）需在流動空氣中灼燒的原因可能是___。

（5）將0.253g產(chǎn)品溶于強(qiáng)堿溶液中，加熱煮沸，調(diào)節(jié)pH為8~8.5，向反應(yīng)后的溶液中加入硫酸酸化的KI溶液（過量），溶液中的還原產(chǎn)物為V3+離子，滴加指示劑，用0.250molL-1Na2S2O3溶液滴定，達(dá)到終點(diǎn)時消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL，則該產(chǎn)品的純度為___。

（已知：I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

（6）水系鋅離子電池是一種新型二次電池，以Zn(CF3SO3)2(三氟甲磺酸鋅）為電解質(zhì)，工作原理如圖。放電時V2O5電極上的電極反應(yīng)式為___。

Answer 1

【答案】加快堿浸速率并使氧化鋁充分溶解 AlO+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO 3Fe+8H++2NO=3Fe2++2NO↑+4H2O AC 把生成的NH3及時帶走，防止V2O5與NH3發(fā)生氧化還原反應(yīng)，影響純度與產(chǎn)率 89.9% V2O5+xZn2++2xe-=ZnxV2O5

【解析】

赤泥進(jìn)行堿浸，氧化鋁溶解形成偏鋁酸鹽，再通入二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀。濾渣1系列操作得到V2O5，可知濾渣1中含有Fe2O3、V2O5及少量稀土金屬氧化物，進(jìn)行還原、磁選，磁性產(chǎn)品中含有Fe等，非磁性產(chǎn)品含有V元素，在空氣中焙燒后用鹽酸溶解，釩在溶液中主要以VO2＋和VO3－的形式存在，再加入氯化銨轉(zhuǎn)化為NH4VO3，焙燒得到V2O5，由溶液中存在平衡VO2＋+H2OVO3－+2H＋，鹽酸過量會抑制生成NH4VO3，鹽酸溶解時不易過量。

（1）赤泥進(jìn)行堿浸，氧化鋁溶解形成偏鋁酸鹽，再通入二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀。“堿浸”時對赤泥進(jìn)行粉碎的目的是：加快堿浸速率并使氧化鋁充分溶解。濾液1中通入足量CO2時所發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式：AlO+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO。故答案為：加快堿浸速率并使氧化鋁充分溶解；AlO+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO；

（2）將磁性產(chǎn)品加入稀硝酸溶解，取上層清液再加入KSCN溶液后未見紅色，說明生成的是亞鐵離子，該磁性產(chǎn)品與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式：3Fe+8H++2NO=3Fe2++2NO↑+4H2O。故答案為：3Fe+8H++2NO=3Fe2++2NO↑+4H2O；

（3）NH4VO3是白色粉末，微溶于冷水，可溶于熱水，NH4VO3在NH4Cl溶液中溶解度較小，“洗滌”操作時可選用的洗滌劑有冷水或1%NH4Cl溶液，雖然NH4VO3不溶于乙醇，但NH4VO3表面雜質(zhì)，如NH4Cl不溶于乙醇，使用乙醇不能洗去沉淀表面的雜質(zhì)，不選用乙醇。故答案為：AC；

（4）根據(jù)信息，NH4VO4灼燒生成V2O5，因?yàn)?/span>V2O5具有強(qiáng)氧化性，能與具有還原性NH3發(fā)生反應(yīng)，從而影響產(chǎn)物的純度及產(chǎn)率。需在流動空氣中灼燒的原因可能是把生成的NH3及時帶走，防止V2O5與NH3發(fā)生氧化還原反應(yīng)，影響純度與產(chǎn)率。故答案為：把生成的NH3及時帶走，防止V2O5與NH3發(fā)生氧化還原反應(yīng)，影響純度與產(chǎn)率；

（5）根據(jù)I2和Na2S2O3發(fā)生反應(yīng)的方程式I2+2Na2S2O3═Na2S4O6+2NaI可知，消耗n（I2）= n（Na2S2O3）=×20.00×10-3L×0.250mol·L－1=2.5×10-3mol，根據(jù)得失電子數(shù)目守恒，n（V2O5）×2×2=n（I2）×2，解得：n（V2O5）=1.25×10-3mol，則m（V2O5）=1.25×10-3×182g=0.2275g，則該產(chǎn)品的純度為：×100%=89.9%；

故答案為：89.9%；

（6）放電時，鋅作負(fù)極，失電子，V2O5在正極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，生成ZnxV2O5，放電時V2O5電極上的電極反應(yīng)式為V2O5+xZn2++2xe-=ZnxV2O5。

故答案為：V2O5+xZn2++2xe-=ZnxV2O5。