Question

(12分)接触法制硫酸采用V₂O₅作催化剂，使用过的催化剂中含V₂O₅、VOSO₄和SiO₂，其中VOSO₄能溶于水，从使用过的V₂O₅催化剂中回收V₂O₅的主要步骤是：向使用过的催化剂中加硫酸和Na₂SO₃浸取还原，过滤得VOSO₄溶液；向滤液中加入KClO₃氧化，再加入氨水生成沉淀；将沉淀焙烧处理后得V₂O₅。
（1） V₂O₅被浸取还原的反应产物之一是VOSO₄，该反应的化学方程式为____。
（2） 若生产过程使用的硫酸用量过大，进一步处理时会增加________的用量。氨气常用________检验，现象是________________________。
（3） 若取加入氨水后生成的沉淀(其摩尔质量为598 g·mol^－1，且仅含有四种元素)59．8 g充分焙烧，得到固体残留物54．6 g，同时将产生的气体通过足量碱石灰，气体减少了1．8 g，剩余的气体再通入稀硫酸则被完全吸收。通过计算确定沉淀的化学式(写出计算过程)。　

Answer 1

（1） Na₂SO₃＋V₂O₅＋2H₂SO₄===2VOSO₄＋Na₂SO₄＋2H₂O(2分)
（2） 氨水(2分)　红色的石蕊试纸(1分)　能使湿润的红色石蕊试纸变蓝(1分)
（3） n(沉淀)＝59．8 g/598 g·mol^－1＝0．1 mol
n(V)＝2n(V₂O₅)＝(54．6 g/182 g·mol^－1)×2＝0．6 mol(1分)
n(N)＝n(NH₃)＝(59．8 g－54．6 g－1．8 g)/17 g·mol^－1＝0．2 mol(1分)
n(H₂O)＝1．8 g/18 g·mol^－1＝0．1 mol
n(H)＝2n(H₂O)＋3n(NH₃)＝0．8 mol(1分)
n(O)＝n(H₂O)＋5n(V₂O₅)＝1．6 mol(1分)
沉淀的化学式为V₆H₈N₂O₁₆[或(NH₄)₂V₆O₁₆](2分)

试题分析：（1）Na₂SO₃浸取其被氧化为硫酸盐；（2）加硫酸反应后，加入氨水产生沉淀，若硫酸过多，消耗更多氨水；（3）加入氨水产生的沉淀加热产生气体，根据反应物情况，该气体只能为氨气，分解还产生水，所以应含有V、N、H、O四种元素，
n(沉淀)＝59．8 g/598 g·mol^－1＝0．1 mol
由残留物计算V的量
n(V)＝2n(V₂O₅)＝(54．6 g/182 g·mol^－1)×2＝0．6 mol(1分)
由硫酸增重（氨气）计算N的量
n(N)＝n(NH₃)＝(59．8 g－54．6 g－1．8 g)/17 g·mol^－1＝0．2 mol(1分)
由碱石灰增重计算水的量，进一步计算H、O元素的量
n(H₂O)＝1．8 g/18 g·mol^－1＝0．1 mol
n(H)＝2n(H₂O)＋3n(NH₃)＝0．8 mol(1分)
n(O)＝n(H₂O)＋5n(V₂O₅)＝1．6 mol(1分)
沉淀的化学式为V₆H₈N₂O₁₆[或(NH₄)₂V₆O₁₆](2分)