Question

（14分）為回收利用廢釩催化劑（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性殘渣），科研人員最新研制了一種離子交換法回收釩的新工藝，主要流程如下：

部分含釩物質在水中的溶解性如下：

物質	VOSO4	V2O5	NH4VO3	（VO2）2SO4
溶解性	可溶	難溶	難溶	易溶

   回答下列問題：
⑴工業由V₂O₅冶煉金屬釩常用鋁熱劑法，寫出該反應的化學方程式             。
⑵圖中所示濾液中含釩的主要成分為      （寫化學式）。
⑶該工藝中反應③的沉淀率（又稱沉釩率）是回收釩的關鍵之一，該步反應的離子方程式             ；沉釩率的高低除受溶液pH影響外，還需要控制氯化銨系數（NH₄Cl加入質量與料液中V₂O₅的質量比）和溫度。根據下圖判斷最佳控制氯化銨系數和溫度為       、       。

⑷用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定（VO₂）₂SO₄溶液，以測定反應②后溶液中含釩量，完成反應的離子方程式為□VO₂⁺＋□H₂C₂O₄＋□_____＝□VO²⁺＋□CO₂↑＋□H₂O。
⑸全礬液流電池的電解質溶液為VOSO₄溶液，電池的工作原理為VO₂⁺＋V²⁺＋2H⁺ VO²⁺＋H₂O＋V³⁺，電池充電時陽極的電極反應式為          。

Answer 1

⑴ 3V₂O₅＋10Al5Al₂O₃＋6V；⑵VOSO₄； ⑶ NH₄⁺＋VO₃^—＝NH₄VO₃↓； 4；80℃ ； 
⑷ 2VO₂⁺＋H₂C₂O₄＋2H⁺ ＝ 2VO²⁺＋2CO₂↑＋2H₂O    ⑸ VO²⁺＋H₂O－e^－＝VO₂⁺＋2H⁺

試題分析：⑴用V₂O₅通過鋁熱反應制取V的方程式為：3V₂O₅＋10Al5Al₂O₃＋6V。⑵根據流程圖及題目提供的物質的溶解性信息可知：在圖中所示濾液中含釩的主要成分為VOSO₄；⑶向含有VO₃^—的溶液中加入NH₄Cl，發生反應得到NH₄VO₃沉淀的兩種方程式是NH₄⁺＋VO₃^—＝NH₄VO₃↓；由于在氯化銨系數是4、反應溫度為80℃時沉釩率最高。因此最佳控制氯化銨系數和溫度為4；80℃。⑷根據電子守恒、電荷守恒及元素的原子個數守恒可知缺項為H⁺，相應的兩種方程式是2VO₂⁺＋H₂C₂O₄＋2H⁺ ＝ 2VO²⁺＋2CO₂↑＋2H₂O；⑸根據全礬液流電池在充電時的工作原理方程式可知: 電池充電時陽極的電極反應式為VO²⁺＋H₂O－e^－＝VO₂⁺＋2H⁺。