Question

1．接觸法制硫酸采用V₂O₅作催化劑，使用過的催化劑中含V₂O₅、VOSO₄和SiO₂，其中VOSO₄能溶于水，從使用過的V₂O₅催化劑中回收V₂O₅的主要步驟是：向使用過的催化劑中加硫酸和Na₂SO₃浸取還原，過濾得VOSO₄溶液；向濾液中加入KClO₃氧化，再加入氨水生成沉淀；將沉淀焙燒處理后得V₂O₅．
（1）V₂O₅被浸取還原的反應產物之一是VOSO₄，該反應的化學方程式為Na₂SO₃+V₂O₅+2H₂SO₄═2VOSO₄+Na₂SO₄+2H₂O．
（2）若生產過程使用的硫酸用量過大，進一步處理時會增加氨水的用量．氨氣常用紅色的石蕊試紙檢驗，現(xiàn)象是濕潤的紅色石蕊試紙變藍．
（3）若取加入氨水后生成的沉淀（其摩爾質量為598g•mol^-1，且僅含有四種元素）59.8g充分焙燒，得到固體殘留物54.6g，同時將產生的氣體通過足量堿石灰，氣體減少了1.8g，剩余的氣體再通入稀硫酸則被完全吸收．通過計算確定沉淀的化學式（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 （1）浸取還原過程的產物之一是VOSO₄，據流程圖和氧化還原劑原理，可寫出反應的化學方程式；
（2）反萃取使用的硫酸用量過大，就需要用堿來中和；根據氨氣能夠使?jié)駶櫟募t色濕潤試紙變藍分析；
（3）根據n=$\frac{m}{M}$計算出該沉淀的物質的量，得到的殘留固體為V₂O₅，堿石灰吸收的為水、濃硫酸吸收的為氨氣，根據題中數(shù)據計算出各分解產物的物質的量，再得出該沉淀的化學式即可．

解答 解：（1）浸取還原過程的產物之一是VOSO₄，V化合價為+4，據是還原過程可得原反應物是更高價的V，即為V₂O₅，反應的化學方程式為：Na₂SO₃+V₂O₅+2H₂SO₄=2VOSO₄+Na₂SO₄+2H₂O，
故答案為：Na₂SO₃+V₂O₅+2H₂SO₄═2VOSO₄+Na₂SO₄+2H₂O；
（2）反萃取使用的硫酸用量過大，就需要用氨水中和，則會增加氨水的用量；氨水能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，則通常用紅色的石蕊試紙檢驗氨氣，
故答案為：NH₃•H₂O；紅色的石蕊試紙；能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍；
（3）59.8g沉淀的物質的量為：$\frac{59.8g}{598g/mol}$=0.1mol；
取沉淀59.8g充分焙燒，得固體殘留物54.6g，該殘留物為V₂O₅，其物質的量為：n（V₂O₅）=$\frac{54.6g}{182g/mol}$=0.3mol；
所得氣體通過堿石灰，減少的1.8g為水，水的物質的量為：n（H₂O）=$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1mol，
剩余氣體能被稀硫酸完全吸收，硫酸稀釋的為氨氣，氨氣的物質的量為：n（NH₃）=$\frac{59.8g-54.6g-1.8g}{17g/mol}$=0.2mol，
n（H）=2n（H₂O）+3n（NH₃）=0.8 mol、n（O）=n（H₂O）+5n（V₂O₅）=1.6 mol，
該沉淀的化學式中含有V、N、H、O的數(shù)目分別為：N（V）=$\frac{0.3mol×2}{0.1mol}$=6、N（N）=$\frac{0.2mol}{0.1mol}$=2、N（H）=$\frac{0.8mol}{0.1mol}$=8、N（O）=$\frac{1.6mol}{0.1mol}$=16，
所以該沉淀的化學式為：V₆N₂H₈O₁₆，
答：該沉淀的化學式為V₆N₂H₈O₁₆．

點評 本題考查了工業(yè)制硫酸的原理及化學方程式的計算，題目難度中等，明確工業(yè)制硫酸的原理為解答關鍵，注意掌握根據化學方程式進行計算的方法，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及靈活應用能力．