工业上用含三价钒（V₂O₃）为主的某石煤为原料（含有Al₂O₃、CaO等杂质），钙化法焙烧制备V₂O₅，其流程如土：

【资料】：+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系：

pH	4～6	6～8	8～10	10～12
主要离子	VO + 2	VO - 3	V2 O 4 - 7	VO 3 - 4

（1）焙烧：向石煤中加生石灰焙烧，将V₂O₃转化为Ca（VO₃）₂的化学方程式是

CaO+O₂+V₂O₃

高温

Ca（VO₃）₂

CaO+O₂+V₂O₃

高温

Ca（VO₃）₂

。
（2）酸浸：
①Ca（VO₃）₂难溶于水，可溶于盐酸。若焙砂酸浸时溶液的pH=4，Ca（VO₃）₂溶于盐酸的离子方程式是

Ca（VO₃）₂+4H⁺=2

VO

+

2

+Ca²⁺+2H₂O

Ca（VO₃）₂+4H⁺=2

VO

+

2

+Ca²⁺+2H₂O

。
②酸度对钒和铝的溶解量的影响如图所示：

酸浸时溶液的酸度控制在大约3.2%，根据图推测，酸浸时不选择更高酸度的原因是

酸度大于3.2%时，钒的溶解量增大不明显，而铝的溶解量增大程度更大

酸度大于3.2%时，钒的溶解量增大不明显，而铝的溶解量增大程度更大

。
（3）转沉：将浸出液中的钒转化为NH₄VO₃固体，其流程如图：

①浸出液中加入石灰乳的作用是

调节pH，并提供Ca²⁺，形成Ca₃（VO₄）₂沉淀（富集钒元素）

调节pH，并提供Ca²⁺，形成Ca₃（VO₄）₂沉淀（富集钒元素）

。
②已知CaCO₃的溶解度小于Ca₃（VO₄）₂。向Ca₃（VO₄）₂沉淀中加入（NH₄）₂CO₃溶液，可使钒从沉淀中溶出。结合化学用语，用平衡移动原理解释其原因：

Ca₃（VO₄）₂的浊液中存在平衡：Ca₃（VO₄）₂（s）⇌3Ca²⁺（aq）+2

VO

3

-

4

（aq），（NH₄）₂CO₃溶液中的

CO

2

-

3

与Ca²⁺结合生成更难溶的CaCO₃沉淀，c（Ca²⁺）降低，平衡正向移动，使钒从沉淀中溶出

Ca₃（VO₄）₂的浊液中存在平衡：Ca₃（VO₄）₂（s）⇌3Ca²⁺（aq）+2

VO

3

-

4

（aq），（NH₄）₂CO₃溶液中的

CO

2

-

3

与Ca²⁺结合生成更难溶的CaCO₃沉淀，c（Ca²⁺）降低，平衡正向移动，使钒从沉淀中溶出

。
③向（NH₄）₃VO₄溶液中加入NH₄Cl溶液，控制溶液的pH=7.5。当pH＞8时，NH₄VO₃的产量明显降低，原因是

当pH＞8时，钒的主要存在形式不是

VO

-

3

当pH＞8时，钒的主要存在形式不是

VO

-

3

。
（4）测定产品中V₂O₅的纯度：称取ag产品，先用硫酸溶解，得到（VO₂）₂SO₄溶液。再加入b₁mLc₁mol⋅L^-1（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液（

VO

+

2

+2H⁺+Fe²⁺═VO²⁺+Fe³⁺+H₂O）。最后用c₂mol⋅L^-1KMnO₄溶液滴定过量的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂至终点，消耗KMnO₄溶液的体积为b₂mL。已知MnO₄被还原为Mn²⁺，假设杂质不参与反应。则产品中V₂O₅的质量分数是

91

（

c

1

b

1

-

5

c

2

b

2

）

1000

a

×100%

91

（

c

1

b

1

-

5

c

2

b

2

）

1000

a

×100%

。（V₂O₅的摩尔质量：182g⋅mol^-1）
（5）全钒液流电池是具有发展前景的、用作储能系统的蓄电池，已知放电时V²⁺发生氧化反应，电池原理（电解液中含H₂SO₄）如图：

①a是

正极

正极

（填“正极”或“负极”）。
②该蓄电池反应方程式为

2V²⁺+

VO

+

2

+2H⁺

充电

放电

VO²⁺+2V³⁺+H₂O

2V²⁺+

VO

+

2

+2H⁺

充电

放电

VO²⁺+2V³⁺+H₂O

（标出“充电”“放电”方向）。