Question

【題目】為回收利用廢釩催化劑（含有V2O5、VOSO4及SiO2等，其中VOSO4可溶于水），科研人員最新研制了一種回收釩的新工藝，其主要流程如下：

（1）萃取、反萃取過程中所需的主要玻璃儀器為 。

（2）上述流程中涉及到兩處氧化還原反應。

①“浸取還原”過程的產物為VOSO4，該反應的離子方程式為 。

②“氧化”過程無氣體產生，溶液中VO2+轉化為VO2+，該反應的離子方程式為 。

（3）“沉淀”過程中，沉釩率受溫度、氯化銨系數（NH4Cl的質量與調節pH之后的料液中VO的質量比）等的影響，其中溫度與沉淀率的關系如圖所示，溫度高于80℃沉釩率降低的可能原因是 。

（4）上述流程中所得沉淀為一系列的聚合物種[其分子組成可用NmHnVxOy表示]，質譜法分析某沉淀的摩爾質量為832g/mol。取該沉淀83.2g用下列裝置測定其組成，充分焙燒后玻璃管內殘留V2O5固體為72.8g；所得氣體通過U形管后，U形管增重3.6g。

①廣口瓶中濃硫酸的作用為 。

②該沉淀的分子式為 。

Answer 1

【答案】（1）分液漏斗

（2）①V2O5+SO32—+4H+=2VO2+ +SO42—+2H2O

②6VO2+ + ClO3—+3H2O= 6VO2+ + Cl— + 6H+

（3）溫度高于80度，導致部分氯化銨分解

（4）①吸收產生的氨氣

②N2H16V8O22

【解析】

試題分析：（1）萃取、反萃取過程中所需的主要玻璃儀器為分液漏斗。

故答案為：分液漏斗；

（2）該流程中涉及到兩處氧化還原反應。①“浸取還原”過程的產物為VOSO4，依據氧化還原反應方程式書寫和配平規律可得該反應的離子方程式為：V2O5+SO32—+4H+=2VO2+ +SO42—+2H2O。

故答案為：V2O5+SO32—+4H+=2VO2+ +SO42—+2H2O；

②“氧化”過程無氣體產生，溶液中VO2+轉化為VO2+，依據氧化還原反應方程式書寫和配平規律可得該反應的離子方程式為：6VO2+ + ClO3—+3H2O= 6VO2+ + Cl— + 6H+。

故答案為：6VO2+ + ClO3—+3H2O= 6VO2+ + Cl— + 6H+；

（3）從溫度與沉淀率的關系圖可知開始隨溫度升高沉降率升高，溫度高于80℃沉釩率降低的可能原因是：溫度高于80度，導致部分氯化銨分解。

故答案為：溫度高于80度，導致部分氯化銨分解；

（4）①廣口瓶中濃硫酸的作用為吸收產生的氨氣。

故答案為：吸收產生的氨氣；

②由題意可知：n(沉淀)=83.2g÷832g/mol=0.1mol

由題意知沉淀分解生成H2O、NH3和V2O5

n(H2O)=3.6g÷18g/mol= 0.2mol

n(NH3)=(83.2g-72.8g-3.6g)÷17g/mol=0.4mol

n(V2O5)=72.8g÷182g/mol=0.4mol

n(沉淀)：n(H2O)：n(NH3) ：n(V2O5)=1：2：4：4

因此該物質的分子式為N4H16V8O22。

故答案為：N4H16V8O22。