Question

(12分)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?yàn)V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(yīng)產(chǎn)物之一是VOSO₄，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。
（2） 若生產(chǎn)過程使用的硫酸用量過大，進(jìn)一步處理時(shí)會(huì)增加________的用量。氨氣常用________檢驗(yàn)，現(xiàn)象是________________________。
（3） 若取加入氨水后生成的沉淀(其摩爾質(zhì)量為598 g·mol^－1，且僅含有四種元素)59．8 g充分焙燒，得到固體殘留物54．6 g，同時(shí)將產(chǎn)生的氣體通過足量堿石灰，氣體減少了1．8 g，剩余的氣體再通入稀硫酸則被完全吸收。通過計(jì)算確定沉淀的化學(xué)式(寫出計(jì)算過程)。　

Answer 1

（1） Na₂SO₃＋V₂O₅＋2H₂SO₄===2VOSO₄＋Na₂SO₄＋2H₂O(2分)
（2） 氨水(2分)　紅色的石蕊試紙(1分)　能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)(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)
沉淀的化學(xué)式為V₆H₈N₂O₁₆[或(NH₄)₂V₆O₁₆](2分)

試題分析：（1）Na₂SO₃浸取其被氧化為硫酸鹽；（2）加硫酸反應(yīng)后，加入氨水產(chǎn)生沉淀，若硫酸過多，消耗更多氨水；（3）加入氨水產(chǎn)生的沉淀加熱產(chǎn)生氣體，根據(jù)反應(yīng)物情況，該氣體只能為氨氣，分解還產(chǎn)生水，所以應(yīng)含有V、N、H、O四種元素，
n(沉淀)＝59．8 g/598 g·mol^－1＝0．1 mol
由殘留物計(jì)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（氨氣）計(jì)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)
由堿石灰增重計(jì)算水的量，進(jìn)一步計(jì)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)
沉淀的化學(xué)式為V₆H₈N₂O₁₆[或(NH₄)₂V₆O₁₆](2分)