Question

接觸室中廢釩催化劑含V₂O₅、VOSO₄和SiO₂等，VOSO₄能溶于水，從廢釩催化劑中回收V₂O₅的主要流程如下：
（1）反萃取過程使用1.5mol/L H₂SO₄，配制500mL該溶液需要質(zhì)量分數(shù)為98%的濃硫酸

 

（98%濃硫酸的密度為1.84g/cm³）．實驗中需要的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、量筒、

 

、

 

．
（2）Na₂SO₃與V₂O₅的反應(yīng)中，氧化劑是

 

．浸取還原過程的產(chǎn)物為VOSO₄，氧化反應(yīng)為：KClO₃+VOSO₄+H₂SO₄→（VO）₂（SO₄）₃+KCl+H₂O（未配平），該反應(yīng)中KClO₃與VOSO₄的計量數(shù)之比為

 

．
（3）質(zhì)譜法分析沉淀的摩爾質(zhì)量為598g/mol，取沉淀59.8g充分焙燒，得固體殘留物 54.6g，再將所得氣體通過堿石灰，減少1.8g，剩余氣體能被稀硫酸完全吸收．通過計算確定沉淀的化學(xué)式．（V的相對原子質(zhì)量為51）

Answer 1

考點：配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液,氧化還原反應(yīng),復(fù)雜化學(xué)式的確定

專題：計算題,實驗設(shè)計題

分析：（1）根據(jù)溶液稀釋過程中溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變計算出需要濃硫酸的體積；根據(jù)配制500mL 1.5mol/L H₂SO₄的方法選擇使用的儀器；
（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價變化判斷氧化劑、還原劑；根據(jù)該氧化還原反應(yīng)中化合價升降相等計算出KClO₃與VOSO₄的計量數(shù)之比；
（3）根據(jù)n=

m

M

計算出該沉淀的物質(zhì)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(jù)題中數(shù)據(jù)計算出各分解產(chǎn)物的物質(zhì)的量，再得出該沉淀的化學(xué)式即可．

解答： 解：（1）設(shè)需要改濃硫酸的體積為VmL，稀釋過程中溶質(zhì)硫酸的質(zhì)量不變，則：1.5mol/L×0.5L×98g/mol=VmL×1.84g/mL×98%，解得V≈40.8；配制500mL 1.5mol/L H₂SO₄的過程中需要使用的儀器有：燒杯、玻璃棒、量筒、500mL容量瓶、膠頭滴管，還缺少500mL容量瓶、膠頭滴管，
故答案為：40.8mL；500mL容量瓶；膠頭滴管；
（2）V₂O₅中V的化合價為+5價，反應(yīng)后產(chǎn)物VOSO₄中V化合價為+4價，V的化合價降低被還原，在反應(yīng)中V₂O₅做氧化劑；
氧化反應(yīng)為：KClO₃+VOSO₄+H₂SO₄→（VO）₂（SO₄）₃+KCl+H₂O（未配平），該反應(yīng)中KClO₃在反應(yīng)中化合價由+5變成了-1價，化合價降低6價，而VOSO₄的化合價由+4變?yōu)椋╒O）₂（SO₄）₃中的+5，化合價升高1價，化合價變化的最小公倍數(shù)為6，所以該反應(yīng)中KClO₃與VOSO₄的計量數(shù)之比為1：6，
故答案為：V₂O₅；1：6；
（3）59.8g沉淀的物質(zhì)的量為：

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(zhì)的量為：n（V₂O₅）=

54.6g

182g/mol

=0.3mol；
所得氣體通過堿石灰，減少1.8g，該1.8g為水，水的物質(zhì)的量為：n（H₂O）=

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(zhì)的量為：n（NH₃）=

59.8g-54.6g-1.8g

17g/mol

=0.2mol；
所以該沉淀的化學(xué)式為：3V₂O₅?2NH₃?H₂O，即：V₆N₂H₈O₁₆，
答：該沉淀的化學(xué)式為V₆N₂H₈O₁₆．

點評：本題考查了配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液的方法、氧化還原反應(yīng)的配平及氧化劑判斷、復(fù)雜化學(xué)式的確定等知識，注意掌握配制一定濃度的溶液方法，能夠根據(jù)化合價變化判斷氧化劑、還原劑，（3）為難點和易錯點，注意明確求算復(fù)雜化學(xué)式的方法．