(14分)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

(14分)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

题型:不详难度:来源:
(14分)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如下:
物质
VOSO4
V2O5
NH4VO3
(VO22SO4
溶解性
可溶
难溶
难溶
易溶
   回答下列问题:
⑴工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法,写出该反应的化学方程式             
⑵图中所示滤液中含钒的主要成分为      (写化学式)。
⑶该工艺中反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一,该步反应的离子方程式             ;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。根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为              

⑷用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定(VO22SO4溶液,以测定反应②后溶液中含钒量,完成反应的离子方程式为□VO2++□H2C2O4+□_____=□VO2++□CO2↑+□H2O。
⑸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          
答案
⑴ 3V2O5+10Al5Al2O3+6V;⑵VOSO4; ⑶ NH4++VO3=NH4VO3↓; 4;80℃ ; 
⑷ 2VO2++H2C2O4+2H+ = 2VO2++2CO2↑+2H2O    ⑸ VO2++H2O-e=VO2++2H+
解析

试题分析:⑴用V2O5通过铝热反应制取V的方程式为:3V2O5+10Al5Al2O3+6V。⑵根据流程图及题目提供的物质的溶解性信息可知:在图中所示滤液中含钒的主要成分为VOSO4;⑶向含有VO3的溶液中加入NH4Cl,发生反应得到NH4VO3沉淀的两种方程式是NH4++VO3=NH4VO3↓;由于在氯化铵系数是4、反应温度为80℃时沉钒率最高。因此最佳控制氯化铵系数和温度为4;80℃。⑷根据电子守恒、电荷守恒及元素的原子个数守恒可知缺项为H+,相应的两种方程式是2VO2++H2C2O4+2H+ = 2VO2++2CO2↑+2H2O;⑸根据全矾液流电池在充电时的工作原理方程式可知: 电池充电时阳极的电极反应式为VO2++H2O-e=VO2++2H+
举一反三
(9分)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质LiCIO4。溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2

回答下列问题:
(1)外电路的电流方向是由____极流向____极。(填字母)
(2)电池正极反应式为____。
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?____(填“是”或“否”),原因是____________。
(4)MnO2可与KOH和KClO3,在高温下反应,生成K2MnO4,反应的化学方程式为_______________。K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为___________。
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下图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)。下列有关说法不正确的是
A.放电时正极反应为:NiOOH+H2O+e→Ni(OH)2+OH
B.电池的电解液可为KOH溶液
C.充电时负极反应为:MH+OH→+H2O+M+e
D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高

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镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是:
Ni(OH)2 + M =" NiOOH" + MH
已知:6NiOOH + NH3 + H2O + OH="6" Ni(OH)2 + NO2
下列说法正确的是
NiMH 电池放电过程中,正极的电极反应式为:NiOOH + H2O + e= Ni(OH)2 + OH
充电过程中OH-离子从阳极向阴极迁移
充电过程中阴极的电极反应式:H2O + M + e=" MH" + OH-,H2O中的H被M还原
D.NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液
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下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。当电池工作时,下列有关说法正确的是
A.电池的能量转化率可达100%
B.铝罐是电池的负极
C.炭棒应与玩具电机的负极相连
D.电池工作一段时间后炭棒和碳粒的质量会减轻

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氢氧燃料电池已用于航天飞机.以30%KOH溶液为电解质的这种电池在使用时的电极反应如下:2H2+4OH--4e-═4H2O       O2+2H2O+4e-═4OH-下列说法错误的是
A.氢气在负极发生氧化反应B.供电时的总反应为:2H2+O2═2H2O
C.产物为无污染的水,属于环境友好电池D.燃料电池的能量转化率能达到100%

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