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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷330
金属钒被誉为“合金的维生素”，常用于催化剂和新型电池。钒(V)在溶液中主要以VO43-(黄色)、VO2+(浅黄色)、VO2+ (蓝色)、V3+(绿色)、V2+(紫色)等形式存在。回答下列问题：
（1）已知：4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H1      4V(s)+5O2(g)=2V2O5(s) △H2
写出V2O5与Al 反应制备金属钒的热化学方程式__________________。（反应热用△H1、△H2表示）
（2） V2O5具有强氧化性，溶于浓盐酸可以得到蓝色溶液(含有VO2+)，试写出V2O5与浓盐酸
反应的化学反应方程式：_________________________________。
（3）VO43-和V2O74-在pH≥13的溶液中可相互转化。室温下，1.0mol·L-1的Na3VO4溶液中c(VO43-)随c(H+)的变化如图所示。溶液中c(H+)增大，VO43-的平衡转化率_________(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算该转化反应的平衡常数的数值为________。

（4）全钒液流电池是一种优良的新型蓄电储能设备，其工作原理如图2所示：
①放电过程中，A电极的反应式为___________________。
②充电过程中，B电极附近溶液颜色变化为___________________。
③若该电池放电时的电流强度I=2.0A，电池工作10分钟，电解精炼铜得到铜mg，则电流利用率为______________(写出表达式，不必计算出结果。已知：电量Q=It，t为时间/秒；电解时Q=znF，z为每摩尔物质得失电子摩尔数，n为物质的量，法拉第常数F=96500C/mol，电流利用效率=×100%)
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知识点：盖斯定律的应用化学平衡题中基于图表数据的相关计算其他二次电池 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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金属钒被誉为“合金维生素”，常用于催化剂和新型电池．钒（V）在溶液中主要以VO43-（黄色）、VO2+（浅黄色）、VO2+（蓝色）、V3+（绿色）、V2+（紫色）等形式存在．回答下列问题：
（1）V2O5是一种重要的氧化物，具有以下性质：
①V2O5在强碱性溶液中以VO43-形式存在，试写出V2O5溶于NaOH溶液的离子方程式：__________________。
②V2O5具有强氧化性，溶于浓盐酸可以得到蓝色溶液，试写出V2O5与浓盐酸反应的化学反应方程式：________。
（2）VO43-和V2O74-在PH≥13的溶液中可相互转化．室温下，1.0mol•L-1的Na3VO4溶液中c（VO43-）随c（H+）的变化如图所示。

①写出溶液中Na3VO4转化为Na4V2O7的离子方程式__________________________________。
②根据A点数据，计算该转化反应的平衡常数的数值为________________。
（3）全钒液流电池是一种优良的新型蓄电储能设备，其工作原理如图所示：

①放电过程中A电极的反应式为____________________________________________。
②充电过程中，B电极附近溶液颜色变化为__________________________________________。
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见右表。回答下列问题：

物质VOSO4V2O5NH4VO3(VO2)2SO4
溶解性可溶难溶难溶易溶
(1)工业上用铝热剂法由V2O5冶炼金属钒的化学方程式为___________。
(2)滤渣1中含矾的物质被Na2SO3还原的离子方程式为________________________；
请配平滤液2中VOSO4被KClO3氧化的化学方程式：__VOSO4+ KClO3+____==3(VO2)2SO4+KCl+ 3H2SO4。
(3)步骤⑤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。根据右图判断沉矾最佳控制氯化铵系数和温度分别为____、____；从平衡移动角度解释沉矾过程中控制n(NH4+):n(VO3-)＞1:1,原因是_______________________________，以保证VO3-沉淀完全。

(4)步骤⑥反应的化学方程式为_________________________________。
(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+，电池充电时阳极的电极反应式为_______；
若用放电的电流强度I=2.0A，电池工作10分钟，电解精炼铜得到铜mg，则电流利用效率为____（写出表达式，不必计算出结果。已知：电量Q=It，t为时间秒；电解时Q="znF" ，z为每摩尔物质得失电子数、n为物质的量，法拉第常数F=96500C/mol，）。
钒电池，又名全钒氧化还原液流电池，是一种酸性蓄电池，利用钒离子在不同氧化态下的不同化学势能保存能量。具有充放电效率高、容量可以随着储液罐的增加而提高，电解液可以循环利用等优点，已被多国示范运行。工作原理示意图如图所示：

已知：①VO黄色，VO2+蓝色，V3+绿色，V2+紫色；
②NH4VO3在水溶液中是难溶物，高温分解得到一种氧化物和NH3；
③含+5价钒的微粒在溶液中主要存在形式与pH关系如下表：
pH<23~88~12>12
存在形式VOV3O、V10OV2O、V3OVO
回答下面问题：
(1)该电池放电时，a极得到电子发生还原反应，则a极电极反应式为___________，b极附近溶液颜色变化为___________；
(2)表格中V3O的n=___________，pH在8-12时，存在V2O和V3O的可逆反应，离子方程式为___________；
(3)钒电池失效后，一种回收钒的工艺流程如下：

①氧化的目的是将其它价态的钒氧化到+5价，“调pH ”的目的是___________，系列操作指的是___________，沉钒的离子方程式为____________
②钒回收率测定：将总含有钒(V)50.0mol的电池废液经过上述工艺后，充分加热NH4VO3并测得剩余固体质量为3640.0g，则钒回收率为___________(钒回收率=实际回收得到的V的物质的量/电池废液V的总物质的量×100%)。

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