专题8电化学
第八章电化学分析法
二、电化学分析法的特点
（1）灵敏度、准确度高，选择性好 被测物质的最低量可以达到10-12mol/L数量级。 （2）电化学仪器装置较为简单，操作方便 直接得到电信号，易传递，尤其适合于化工生产中的自动控 制和在线分析。 （3）应用广泛 传统电化学：无机离子分析H+、F-、Cl-、K+； 有机电化学分析：蛋白质、氨基酸 药物分析：磺胺类药物含量分析 活体分析：肌苷含量、酶活性分析
1、直接电位法:电极电位与溶液中电活性物质活度有关，通 过测量溶液的电动势，根据能斯特方程计算被测物质的含量 如饮用水中氟离子含量测定 研制各种高灵敏度、高选择性的电极是电位分析法最活跃的 研究领域之一。目前应用最多、选择性最好的是膜电极
2、理论基础：能斯特方程（电极电位与溶液中待测离子间 的定量关系式）。
对于氧化还原体系： Ox + ne- = Red
O Ox/RedR nFTlnaaROedx
对于金属电极（还原态为金属，活度定为1）：
M On/MR nF TlnaMn
二、离子选择性电极种类、结构与原理 1、种类
离子选择性电极(又称膜电极)。
1976年IUPAC基于膜的特征，推荐将其分为以下几类： 重点使用 原电极（primary electrodes）
电池工作时，电流必须在电池内部和外 部流过，才能构成回路。
溶液中的电流：正、负离子的移动。
1、原电池
负极：发生氧 化反应的电极。
正极：发生还 原反应的电极。
电极电位较高 的为正极
电极电位较低 的为负极
电池总反应是 两个电极反应 的加合
2、电解电池
阳极：与直流 电源正极相连 的一段，发生 氧化反应。
电化学分析的学习参考资料
高考化学大二轮复习 专题8 电化学基础
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4错误认为电解质溶液导电的原因是电子通过了电解质溶 液，在原电池内部和电解池内部，都没有电子的流动，而是离 子的移动。实际上在闭合的电路中电子只走“陆路”导线或电 极，离子只走“水路”电解质溶液。
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2. 电解池：
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(1)电解时，a 极是 阴 极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu； b 极发生氧化反应，电极反应式为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ ； 电解总反应化学方程式为
电解 2CuSO4＋2H2O=====2Cu＋O2↑＋2H2SO4 。
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(2)电解完成后，若溶液的体积为 2 L，整个电解过程中共转 移 0.2 mol e－，则溶液的 pH 为 1 ，若使电解质溶液复原，需 加入 CuO 的物质的量为 0.1 mo
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Z主干整合•认知盲区清
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一、原电池和电解池 1. 原电池：
[串联拾忆]
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(1)上述装置中能形成原电池的是 B ，该原电池工作时， 负极发生 氧化反应 ，电极反应式为 Fe－2e－===Fe2＋；
正极发生 还原反应，电极反应式为2Ag＋＋2e－===2Ag； 电池总反应式为 Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag 。
答案：A
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电化学原理中易忽视的问题 (1)错误地根据“异性相吸”的电性理论，认为在原电池中 电解质溶液中的阳离子移向负极，阴离子移向正极。其实在原 电池工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极。在电解池 中，电子由电源负极流向阴极，由阳极流向电源正极。
人教版高中化学选修四专题八电化学(原电池和电解池)
Cu ZnH 2SO 4高中化学学习材料金戈铁骑整理制作专题八 电化学（原电池和电解池）考纲解读：1、 掌握原电池原理2、 了解化学电源、化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防护腐蚀的方法3、 掌握电解的原理4、 了解铜的精炼、镀铜、氯碱工业、铝的冶炼等反应原理。
考点精讲：（一）原电池考点一：原电池工作原理例1：如右图：写出电极反应：正极： 负极： 总方程式为： 。
电子的流向：电流的流向： 在电解质溶液中H +运动到： 极。
实现的能量转化： 。
上述原电池工作一段时间后，硫酸溶液的pH 怎样变化： 。
例2：关于如图所示装置的叙述，正确的是（ ）A 、铜是阳极，铜片上有气泡产生B 、铜片质量逐渐减少C 、电流从锌片经导线流向铜片D 、氢离子在铜片表面被还原思考：什么样的反应可以设计成原电池？原电池正、负极的现象？考点二、燃料电池： 例3：（ 2004，天津理综）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是( )A ．a 电极是负极B ．b 电极的电极反应为： 4OH --4e -= O 2↑+2H 2OC ．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D ．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置例4：(1)氢氧燃料电池是一种新型的化学电源。
氢氧燃料电池的突出优点是把化学能直接转变为电能，而不经过热能中间形式,且电极反应产生的水，经过冷凝后又可作为宇航员的饮用水，发生的反应为：2H 2+O 2====2H 2O,(1)则负极通的是，正极通的是，正、负极两极电极反应式分别：，。
(2)如把KOH改为稀H2SO4作导电物质,则电极反应式，。
考点三：金属腐蚀例5：下列五个烧杯中均有天然水，铁被腐蚀由快到慢的顺序是思考：金属腐蚀的快慢的判断方法一般判断原则？电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀同种金属腐蚀：强电解质＞弱电解质＞非电解质强化训练：1、在用Zn、Cu片和稀H2SO4组成的原电池装置中，经过一段时间工作后，下列说法中正确的是（）A.锌片是正极，铜片上有气泡产生 C 电流方向是从锌片流向铜片B:溶液中H2SO4的物质的量减少 D 电解液的pH保持不变2、下列关于原电池的叙述中，正确的是（）A：原电池中，正极就是阳极，负极就是阴极B：形成原电池时，在负极上发生氧化反应C：原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动D：电子从负极流向正极3、下列关于原电池的叙述正确的是（）A：构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B：原电池是化学能转变为电能的装置C：在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原D：原电池放电时，电流的方向是从负极到正极4、下列事实能说明Al的金属活动性比Cu强的是（）A：常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到氢氧化钠溶液中B：常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到稀盐酸溶液中C：与氯气反应时，铝失去3个电子，而铜失去2个电子D：常温下，铝在浓硝酸中钝化而铜不发生钝化5、我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。
第八章 电化学
⒈ 在电极界面上发生化学变化物质的质量 与通入的电荷量成正比。
⒉ 通电于若干个电解池串联的线路中，当 所取的基本粒子的荷电数相同时，在各个电 极上发生反应的物质，其物质的量相同，析 出物质的质量与其摩尔质量成正比。
人们把在数值上等于1 mol元电荷的电量称为 Faraday常数。
已知元电荷电量 e 为 1.6022 1019 C
四、电化学的发展史
1600 1791 1799 1800 1807 1833 1839 1900 1884 Gilbert（英） Galvani （意大利） Volta （意大利） Davy（英） Faraday(英） Grove Nernst（德） Arrhenius(瑞典） 发现摩擦生电 发现生物电现象 发明电池 电解制碱金属 电解定律 氢氧燃料电池 Nernst方程 电离学说
在电解池中
阳离子迁向阴极，在
阴极上发生还原作用
阴 极
e-
-
电源 +
+
阳 极
e
-
Cation Cathode
阴离子迁向阳极，在 阳极上发生氧化作用
电解质溶液
Anion Anode
电解池
在电解池中 阳极上发生氧化作用
阴 极
e-
-
电源 +
+
阳 极
e
-
2Cl aq Cl2 (g) 2e
⒈ 是电化学上最早的定量的基本定律，揭示了
通入的电量与析出物质之间的定量关系。
⒉ 该定律在任何温度、任何压力下均可以使用。
⒊ 该定律的使用没有什么限制条件。 4. 适用于多个电化学装置的多个反应（串联）
电流效率
按Faraday定律计算所需理论电荷量 电流效率 100% 实际所消耗的电荷量
第八章电化学练习题
第八章电化学练习题一、单项选择题1.按物质导电方式的不同而提出的第二类导体，下述对它特点的描述，哪一种是不准确的？()A.其电阻随温度的升高而增大B.其电阻随温度的升高而减小C.其导电的原因是离子的存在D.当电流通过时在电极上有化学反应发生2.电解质溶液作为第二类导体的描述不正确的是：()A.电阻随着温度的升高而增大B.电阻随着温度升高而减小C.其导电的原因是因为有阴、阳离子D.在直流电场作用下，离子发生定向移动3.下列说法正确的是：()A.电解池的阴极发生氧化反应B.原电池的负极也是阴极C.电解池的阳极发生氧化反应D.原电池的正极也是阳极4.法拉弟于1834年根据大量实验事实总结出了著名的法拉弟电解定律。
它说明的问题是：()A.通过电解池的电流与电势之间的关系B.通过电解池的电流与超电势之间的关系C.通过电解池的电量与发生电极反应的物质的量之间的关系D.电解时电极上析出物质的量与电极面积的关系5.使2000A的电流通过一个铜电解器，在1h内，能得到铜的质量约是：()A.10gB.100gC.500gD.2400g6.离子电迁移率的单位可以表示成：()A.m·s-1B.m·s-1·Ｖ-1C.m2·s-1·Ｖ-1D.s-17.有一个HCl浓度为10-3mol·dm-3和含KCl浓度为1.0mol·dm-3的混合溶液，巳知K+与H+的淌度分别为6.0×10-8、30×10-8m2·s-1·V-1，那么H+与K+的迁移数关系为：()A．t(H+)>t(K+)B．t(H+)<t(K+)C．t(H+)=t(K+)D．无法比较8.水溶液中氢和氢氧根离子的离子淌度特别大，究其原因，下述分析哪个对？()A.发生电子传导B.发生质子传导C.离子荷质比大D.离子水化半径9.电解质溶液中离子迁移数(t i)与离子淌度(u i)成正比。
备课讲义8-电化学(上)
2/
10
南
行； 右池中 SO42− 过剩， 显负电性， 阻碍电子从左向右移动， 阻碍反应 Cu2+ + 2 e → Cu 的继续。
京
大
学
（1）和（2）称为半电池反应，或半反应。
3
化
(2) 从 Zn 片上得到电子， 使 Cu2+ 还原成 Cu， 沉积在 Cu 片上。
学
原
2 半反应
理
课
件
7.2.5 标准电极电势
20
13
左边负极，右边正极；两边的 Cu, Zn 表示极板材料；离子的浓度，气体的分压要在（ ）内标 明。‘|’代表两相的界面；‘‖’代表盐桥。盐桥连接着不同的溶液或不同浓度的相同溶液。
/1
4 电池符号
原电池可以用电池符号表示，前述的 Cu—Zn 电池可表示如下：
（−）Zn | Zn2+ (1 mol⋅L−1) ║Cu2+ (1 mol⋅L−1) | Cu（+）
20
13
/1
2/
10
1 酸介质中
南
7.2.2 离子电子法（半反应法）
京
大
一种新的配平方法，叫做离子-电子法。这种方法的优点是，更适用于 1）氧化数不明确的
学
Fe3O4 中 Fe （+ 8/3）价，O （-2）价。这里的化合价概念，已经广义化了。确切地说（+8/3）
1
化
7.2.1 氧化数法
学
原
理
课
件
2 碱介质中
电极反应的通式为： 氧化型 + ze = 还原型。 式中 e 表示电子，z 表示半反应中转移电子的个数，为一纯数。标准电极电势表中， 各半反应按照其 ϕƟ 值增大的顺序从上到下排列。原则上，表中任何两个电极反应所表示的 电极都可以组成原电池。位置在上的，即电极电势小的为负极，位置在下的，即电极电势大 的为正极。 Ɵ − Ɵ 即得 EƟ，正极的电极反应减去负极的电极反应即原电池的电池反应。 在电池反应中，正极的氧化型是氧化剂，它被还原成其还原型；而负极的还原型是还原剂， 被氧化成其氧化型。 电极电势高的电极，其氧化型的氧化能力强；电极电势低的电极，其还原型的还原能力 强。于是根据标准电极电势表，原则上可以判断一种氧化还原反应进行的可能性。 电极反应的实质是氧化型物质被还原的过程， ϕƟ 值越大表示氧化型物质越容易被还原。 这种电极电势被称为‘还原电势’ 。有些旧版的书中使用'氧化电势'，遇到时要注意。
物理化学核心教程(第二版)思考题习题答案—第8章 电化学
第八章电化学一．基本要求1．理解电化学中的一些基本概念，如原电池和电解池的异同点，电极的阴、阳、正、负的定义，离子导体的特点和Faraday 定律等。
2．掌握电导率、摩尔电导率的定义、计算、与浓度的关系及其主要应用等。
了解强电解质稀溶液中，离子平均活度因子、离子平均活度和平均质量摩尔浓度的定义，掌握离子强度的概念和离子平均活度因子的理论计算。
3．了解可逆电极的类型和正确书写电池的书面表达式，会熟练地写出电极反应、电池反应，会计算电极电势和电池的电动势。
4．掌握电动势测定的一些重要应用，如：计算热力学函数的变化值，计算电池反应的标准平衡常数，求难溶盐的活度积和水解离平衡常数，求电解质的离子平均活度因子和测定溶液的pH等。
5．了解电解过程中的极化作用和电极上发生反应的先后次序，具备一些金属腐蚀和防腐的基本知识，了解化学电源的基本类型和发展趋势。
二．把握学习要点的建议在学习电化学时，既要用到热力学原理，又要用到动力学原理，这里偏重热力学原理在电化学中的应用，而动力学原理的应用讲得较少，仅在电极的极化和超电势方面用到一点。
电解质溶液与非电解质溶液不同，电解质溶液中有离子存在，而正、负离子总是同时存在，使溶液保持电中性，所以要引入离子的平均活度、平均活度因子和平均质量摩尔浓度等概念。
影响离子平均活度因子的因素有浓度和离子电荷等因素，而且离子电荷的影响更大，所以要引进离子强度的概念和Debye-Hückel极限定律。
电解质离子在传递性质中最基本的是离子的电迁移率，它决定了离子的迁移数和离子的摩尔电导率等。
在理解电解质离子的迁移速率、电迁移率、迁移数、电导率、摩尔电导率等概念的基础上，需要了解电导测定的应用，要充分掌握电化学实用性的一面。
电化学在先行课中有的部分已学过，但要在电池的书面表示法、电极反应和电池反应的写法、电极电势的符号和电动势的计算方面进行规范，要全面采用国标所规定的符号，以便统一。
会熟练地书写电极反应和电池反应是学好电化学的基础，以后在用Nernst方程计算电极电势和电池的电动势时才不会出错，才有可能利用正确的电动势的数值来计算其他物理量的变化值，如：计算热力学函数的变化值，电池反应的标准平衡常数，难溶盐的活度积，水的解离平衡常数和电解质的离子平均活度因子等。
08电化学基础与氧化还原平衡习题解答
< >
Eθ (Ag2CrO4/Ag) Eθ (AgCl/Ag)
三、计算题 1.将下面的电池反应用电池符号表示之， 将下面的电池反应用电池符号表示之， 将下面的电池反应用电池符号表示之
Cu(s)+2H+(0.01mol·L-1) = Cu2+ (0.1mol·L-1)+H2(0.9×1.013×105Pa) × ×
15.使下列电极反应中有关离子浓度减小一半， 使下列电极反应中有关离子浓度减小一半， 使下列电极反应中有关离子浓度减小一半 而E值增加的是 值增加的是 （A）Cu2+ +2e = Cu ） （B）I2+2e = 2I） （C）2H+ +2e = H2 ） （D）Fe3+ +e = Fe2+ ） （ B ）
(-)Cu(s)|Cu2+(1mol·L-1)||H+(1mol·L-1)|H2(1.013×105Pa)|Pt(+) ×
E池θ=EθH /H - EθCu2+/Cu =-0.34 v < 0 。
2 +
nE池 lg K = = −11.5, K ө=2.98×10-12 × 0.059
θ
θ
θ × ∆rGmθ = -nFE池 = 6.56×104J·mol-1>0。
-
2.将下列反应设计成原电池时，不用惰性电 将下列反应设计成原电池时， 将下列反应设计成原电池时 极的是 （A）H2+Cl2 = 2HCl ） （B）2Fe3+ +Cu = 2Fe2+ +Cu2+ ） （C）Ag+ +Cl－ = AgCl ） （D）2Hg2+ +Sn2+ = Hg22+ +Sn4+ ） （C）
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专题08 电化学及其应用
3．[2019天津]我国科学家研制了一种新型的高比能量锌−碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。
图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。
下列叙述不正确
．．．的是
A．放电时，a电极反应为
B．放电时，溶液中离子的数目增大
C．充电时，b电极每增重0.65g，溶液中有0.02mol I 被氧化
D．充电时，a电极接外电源负极
4．[2019江苏]将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。
下列有关该实验的说法正确的是
A．铁被氧化的电极反应式为Fe−3e−Fe3+
B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
5. [2019浙江选考]化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
下列说法不正确
．．．的是
A. Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加
B.正极的电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O2Ag＋2OH−
C.锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D.使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
6．[2019新课标Ⅱ节选]环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。
回答下列问题：
（4）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe(C5H5)2，结构简式为），后者广泛应用于航天、化工等领域中。
二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有
溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（DMF为惰性有机溶剂）。
该电解池的阳极为____________，总反应为__________________。
电解制备需要在
无水条件下进行，原因为_________________________。
10．[2019浙江选考节选]水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质”。
（4）以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。
①阳极的电极反应式是________。
②制备H2O2的总反应方程式是________。
12．[2019·湖南省长沙市雅礼中学高三下学期二模]科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。
相关电解槽装置如左下图所示，用Cu− Si合金作硅源，在950℃下利用三层液熔盐进行电解精炼，并利用某CH4燃料电池(如下图所示)作为电源。
下列有关说法不正确的是
A．电极c与b相连，d与a相连
B．左侧电解槽中；Si优先于Cu被氧化
C．a极的电极反应为CH4− 8e− +4O2− ===CO2+2H2O
D．相同时间下，通入CH4、O2的体积不同，会影响硅的提纯速率
13．[2019·江苏省盐城市高三第四次模拟]ZulemaBorjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是
A．该装置可以在高温下工作
B．X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜
C．负极反应为CH3COO− +2H2O− 8e− =2CO2↑+7H＋
D．该装置工作时，电能转化为化学能
14．[2019·河南省新乡市高三第三次模拟测试]热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。
一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl− KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能，此时硫酸铅电极处生成Pb。
下列有关说法正确的是
A．输出电能时，外电路中的电子由硫酸铅电极流向钙电极
B．放电时电解质LiCl− KCl中的Li＋向钙电极区迁移
C．电池总反应为Ca＋PbSO4＋2LiCl Pb＋Li2SO4＋CaCl2
D．每转移0.2 mol电子，理论上消耗42.5 g LiCl
16．[2019·四川省成都市高三下学期第三次诊断性检测]已知某高能锂离子电池的总反应为：2Li+FeS= Fe +Li2S，电解液为含LiPF6·SO(CH3)2的有机溶液（Li+可自由通过）。
某小组以该电池为电源电解废水并获得单质镍，工作原理如图所示。
下列分析正确的是
A．该锂离子电池正极反应为FeS+2Li++2e− =Fe +Li2S
B．X与电池的Li电极相连
C．电解过程中c(BaC12)保持不变
D．若去掉阳离子膜将左右两室合并，则X电极的反应不变
17．[2019·湘赣十四校高三联考第一次考试]乙醛酸()是有机合成的重要中间体。
工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图所示。
该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。
下列说法正确的是
A．若有2 mol H+通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸为2 mol B．M电极上的电极反应式为：OHC− CHO＋2e− ＋H2O===HOOC− CHO＋2H+
C．M极与电源的负极相连
D．电解一段时间后，N极附近溶液的pH变小
18．[2019·湖北省黄冈中学高三5月第二次模拟考试]铅的单质、氧化物、盐在现代工业中有着重要用途。
（1）铅能形成多种氧化物，如碱性氧化物PbO、酸性氧化物PbO2、类似Fe3O4的Pb3O4，
盛有PbO2的圆底烧瓶中滴加浓盐酸，产生黄绿色气体，其反应的化学方程式为
_______。
（2）以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。
其工作流程如下：
过程1中分离提纯的方法是___，滤液2中的溶质主要是____填物质的名称）。
过
程1中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是_______。
（3）将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，电解Na2PbCl4溶液生成Pb的装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式_________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为____。
③电解过程中，Na2PbCl4电解液浓度不断减小，为了恢复其浓度，应该向____极
室（填“阴”或者“阳”）加入____（填化学式）。
19．[2019·北京市房山区高三下学期二模]钒（V）为过渡元素，可形成多价态化合物，全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能系统，工作原理如下图：
已知：
（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：
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。