Question

硫酸的工業(yè)制備足一個重要的化工生產(chǎn)過程，但在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量污染，需要在生產(chǎn)工藝中考慮到綠色工藝．
I．尾氣的吸收和綜合利用．
以工業(yè)制硫酸的尾氣、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氯銨和KCI為原料可以合成硫化鈣、硫酸鉀、亞硫酸銨等物質(zhì)．合成路線如下：

（1）反應(yīng)III中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為

 

．
（2）反應(yīng)Ⅳ的化學(xué)方程式為

 

．
（3）反應(yīng)V在25℃、40%的乙二醇溶液中進行，該反應(yīng)能順利進行的原因為

 

．
Ⅱ．催化劑的回收利用．
SO₂的催化氧化所使用的催化劑為V₂O，實際生產(chǎn)中，催化劑在使用一段時間后，會含有V₂O₅、VOSO₄和SiO₂等，其中VOSO₄能溶于水．回收V₂O₅，的主要流程如下：

（4）若反萃取使用的硫酸用量過大，進一步處理時會增加

 

的用量．
（5）浸取還原過程的產(chǎn)物之一是VOSO₄，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．氧化過程的化學(xué)方程式為KClO₃+6VOSO₄+3H₂SO₄═3（VO）₂（SO₄）₃+KCl+3H₂O；若兩步所用試劑Na₂SO₃與KC1O₃的物質(zhì)的量之比為12：7，則該催化劑中V₂O₅、VOSO₄的物質(zhì)的量之比為

 

．

Answer 1

考點：工業(yè)制取硫酸,常見的生活環(huán)境的污染及治理,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：元素及其化合物

分析：（1）CaSO₄與C反應(yīng)生成CaS和CO，這是個氧化還原反應(yīng)，會分析化合價升降，找對氧化劑與還原劑；反應(yīng)Ⅲ化學(xué)方程式為：CaSO₄+4C=CaS+4CO↑，氧化劑為CaSO₄，還原劑為C；
（2）反應(yīng)Ⅳ為NH₄HCO₃、CaSO₄、NH₃反應(yīng)生成碳酸鈣和硫酸銨；
（3）硫酸鉀在不同溶劑中溶解度的不同，以此分析達到析出晶體的目的；
（4）反萃取使用的硫酸用量過大，就需要用堿來中和．
（5）浸取還原過程的產(chǎn)物之一是VOSO₄，據(jù)流程圖和氧化還原劑原理，可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式．據(jù)浸取還原過程和氧化過程的先后兩個化學(xué)方程式可計算出該催化劑中V₂O₅、VOSO₄的物質(zhì)的量之比．

解答： 解：（1）CaSO₄與C反應(yīng)為：CaSO₄+4C=CaS+4CO↑，化合價升高的反應(yīng)物為C，化合價降低的反應(yīng)物CaSO₄，故答案為：1：4；
（2）反應(yīng)Ⅳ為NH₄HCO₃、CaSO₄、NH₃反應(yīng)生成碳酸鈣和硫酸銨，故答案為：NH₄HCO₃+NH₃+CaSO₄=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；
（3）反應(yīng)V中選用了40%的乙二醇溶液，溫度控制在25℃，此時硫酸鉀的產(chǎn)率超過90%，選用40%的乙二醇溶液原因是利用乙二醇降低硫酸鉀溶解度，有利于析出，故答案為：K₂SO₄在40%的乙二醇溶液中溶解度更�。�
（4）反萃取使用的硫酸用量過大，就需要用堿來中和，據(jù)流程圖可知該，故答案為：NH₃?H₂O；
（5）浸取還原過程的產(chǎn)物之一是VOSO₄，V化合價為+4，據(jù)是還原過程可得原反應(yīng)物是更高價的V，即為V₂O₅，故答案為：Na₂SO₃+V₂O₅+2H₂SO₄=2VOSO₄+Na₂SO₄+2H₂O
假設(shè)兩步所用試劑Na₂SO₃與KC1O₃的物質(zhì)的量為12mol：7mol，分別據(jù)兩個方程式：
Na₂SO₃+V₂O₅+2H₂SO₄=2VOSO₄+Na₂SO₄+2H₂O        KClO₃+6VOSO₄+3H₂SO₄═3（VO）₂（SO₄）₃+KCl+3H₂O
12mol 12mol        24mol                    7mol  42mol
該催化劑中VOSO₄的物質(zhì)的量為42mol-24mol=18mol，因此該催化劑中V₂O₅、VOSO₄的物質(zhì)的量之比為 12mol：18mol=2：3                 
故答案為：2：3．

點評：本題比較綜合，涉及氧化還原、離子反應(yīng)方程式書寫、化學(xué)反應(yīng)的計算等，把握習(xí)題中的信息及發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，注意圖象及數(shù)據(jù)的分析與利用，較好的考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力，題目難度較大．