Question

1．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Na₂SO₃+V₂O₅+2H₂SO₄═2VOSO₄+Na₂SO₄+2H₂O．
（2）若生产过程使用的硫酸用量过大，进一步处理时会增加氨水的用量．氨气常用红色的石蕊试纸检验，现象是湿润的红色石蕊试纸变蓝．
（3）若取加入氨水后生成的沉淀（其摩尔质量为598g•mol^-1，且仅含有四种元素）59.8g充分焙烧，得到固体残留物54.6g，同时将产生的气体通过足量碱石灰，气体减少了1.8g，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

分析 （1）浸取还原过程的产物之一是VOSO₄，据流程图和氧化还原剂原理，可写出反应的化学方程式；
（2）反萃取使用的硫酸用量过大，就需要用碱来中和；根据氨气能够使湿润的红色湿润试纸变蓝分析；
（3）根据n=$\frac{m}{M}$计算出该沉淀的物质的量，得到的残留固体为V₂O₅，碱石灰吸收的为水、浓硫酸吸收的为氨气，根据题中数据计算出各分解产物的物质的量，再得出该沉淀的化学式即可．

解答 解：（1）浸取还原过程的产物之一是VOSO₄，V化合价为+4，据是还原过程可得原反应物是更高价的V，即为V₂O₅，反应的化学方程式为：Na₂SO₃+V₂O₅+2H₂SO₄=2VOSO₄+Na₂SO₄+2H₂O，
故答案为：Na₂SO₃+V₂O₅+2H₂SO₄═2VOSO₄+Na₂SO₄+2H₂O；
（2）反萃取使用的硫酸用量过大，就需要用氨水中和，则会增加氨水的用量；氨水能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则通常用红色的石蕊试纸检验氨气，
故答案为：NH₃•H₂O；红色的石蕊试纸；能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；
（3）59.8g沉淀的物质的量为：$\frac{59.8g}{598g/mol}$=0.1mol；
取沉淀59.8g充分焙烧，得固体残留物54.6g，该残留物为V₂O₅，其物质的量为：n（V₂O₅）=$\frac{54.6g}{182g/mol}$=0.3mol；
所得气体通过碱石灰，减少的1.8g为水，水的物质的量为：n（H₂O）=$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1mol，
剩余气体能被稀硫酸完全吸收，硫酸稀释的为氨气，氨气的物质的量为：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，
该沉淀的化学式中含有V、N、H、O的数目分别为：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，
所以该沉淀的化学式为：V₆N₂H₈O₁₆，
答：该沉淀的化学式为V₆N₂H₈O₁₆．

点评 本题考查了工业制硫酸的原理及化学方程式的计算，题目难度中等，明确工业制硫酸的原理为解答关键，注意掌握根据化学方程式进行计算的方法，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．