已知： 离子种类 颜色 VO2+ 黄色 VO2+ 蓝色 V3+ 绿色 V2+ 紫色 （1）全钒液流电池放电时V2+发生氧化反应，该电池放电时总反应式是_______ （2）当完成储能时，正极溶液的颜色是 __________ （3）质子交换膜的作用是_________
（4）含钒废水会造成水体污染，对含钒废水（除VO2+外，还含Fe3+等）进行综合处理可实现钒资源的回收利用，流程如下：
已知溶液酸碱性不同钒元素的存在形式不同： 钒的化合价 酸性 +4价 +5价 VO2+ VO2+ 碱性 VO(OH)3- VO43- ①滤液中钒元素的主要存在形式为_______
②滤渣在空气中由灰白色转变为红褐色，用化学用语表示加入NaOH后生成沉淀的反应过程_______________、____________。
③萃取、反萃取可实现钒的分离和富集，过程可简单表示为（HA为有机萃取剂）：
萃取时必须加入适量碱，其原因是 __________
④纯钒可由熔盐电解法精炼，粗钒（含杂质）作____极。
【答案】V2+ +VO2++2H+=V3++VO2++H2O 黄色 阻隔氧化剂与还原剂，使氢离子通过形成电流
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VO(OH)3- Fe2+ + 2OH-=Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率 阳极 【解析】 【分析】
（1）B极是V2+失电子发生氧化反应生成V3+，A极VO2+得到电子发生还原反应生成VO2+，根据电极反应式书写总反应式；
（2）储能为充电过程，正极和外接电源正极相连，本身作阳极发生氧化反应，电极反应方程式为：VO2+- e-+H2O= VO2++2H+；
（3）质子交换膜的作用是阻隔氧化剂与还原剂，使氢离子通过形成电流； （4）①由流程可知滤液为碱性且加入铁粉后VO2+被还原为VO(OH)3-； ②Fe2+ + 2OH-=Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 。 ③分析平衡，钒的萃取率；
④电解法精炼钒，用粗钒作阳极，发生氧化反应。 【详解】
（1）因为放电时，已知B极是V2+失电子发生氧化反应生成V3+，所以A极会得到电子发生还原反应，故电极反应方程式为：VO2++e-+2H+=VO2++H2O，故电池放电时总反应式是V2+ +VO2++2H+=V3++VO2++H2O， 故答案是：V2+ +VO2++2H+=V3++VO2++H2O；
（2）储能为充电过程，正极和外接电源正极相连，本身作阳极发生氧化反应，电极反应方程式为：VO2+- e-+H2O= VO2++2H+，所以当完成储能时，正极溶液的颜色是黄色； 故答案是：黄色；
（3）由电池放电时总反应式V2++VO2++2H+=V3++VO2++H2O可知，两电极的物质混合会发生反应，故质子交换膜的作用是阻隔氧化剂与还原剂，使氢离子通过形成电流； 故答案是：阻隔氧化剂与还原剂，使氢离子通过形成电流；
（4）①根据表中信息，由流程可知滤液为碱性且加入铁粉后VO2+被还原为VO(OH)3-，所以钒元素的主要存在形式为VO(OH)3-， 故答案是：VO(OH)3-；
②加入氢氧化钠之后，由灰白色转变为红褐色，这是亚铁离子转化为铁离子，反应过程为Fe2+ + 2OH-=Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3。
故答案为Fe2+ + 2OH-=Fe(OH)2↓； 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3； ③分析平衡，
，加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高
，加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高
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钒的萃取率，
故答案为加入碱中和硫酸，促使平衡正向移动，提高钒的萃取率； ④电解法精炼钒，用粗钒作阳极，发生氧化反应， 故答案为阳极。 【点睛】
本题考查了流程分析判断，侧重考查物质性质和实验设计的方法应用、题干信息分析判断能力，注意把握物质的分离提纯、电解反应、电极产物的分析应用、工艺流程的理解。
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