Question

为回收利用废钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄及SiO₂等，其中VOSO₄可溶于水），科研人员最新研制了一种回收钒的新工艺，其主要流程如下：

（1）萃取、反萃取过程中所需的主要玻璃仪器为                  。

（2）上述流程中涉及到两处氧化还原反应。

①“浸取还原”过程的产物为VOSO₄，该反应的离子方程式为              。

②“氧化”过程无气体产生，溶液中VO²⁺转化为VO₂⁺，该反应的离子方程式为             。

（3）“沉淀”过程中，沉钒率受温度、氯化铵系数（NH₄Cl的质量与调节pH之后的料液中VO的质量比）等的影响，其中温度与沉淀率的关系如图所示，温度高于80℃沉钒率降低的可能原因是            。

（4）上述流程中所得沉淀为一系列的聚合物种[其分子组成可用N_mH_nV_xO_y表示]，质谱法分析某沉淀的摩尔质量为832g/mol。取该沉淀83.2g用下列装置测定其组成，充分焙烧后玻璃管内残留V₂O₅固体为72.8g；所得气体通过U形管后，U形管增重3.6g。

①广口瓶中浓硫酸的作用为                     。

②该沉淀的分子式为                        。

Answer

（1）分液漏斗

（2）①V2O5+SO32—+4H+=2VO2+ +SO42—+2H2O

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

（3）温度高于80度，导致部分氯化铵分解

（4）①吸收产生的氨气

②N2H16V8O22

【解析】

试题分析：（1）萃取、反萃取过程中所需的主要玻璃仪器为分液漏斗。

故答案为：分液漏斗；

（2）该流程中涉及到两处氧化还原反应。①“浸取还原”过程的产物为VOSO4，依据氧化还原反应方程式书写和配平规律可得该反应的离子方程式为：V2O5+SO32—+4H+=2VO2+ +SO42—+2H2O。

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

②“氧化”过程无气体产生，溶液中VO2+转化为VO2+，依据氧化还原反应方程式书写和配平规律可得该反应的离子方程式为：6VO2+ + ClO3—+3H2O= 6VO2+ + Cl— + 6H+。

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

（3）从温度与沉淀率的关系图可知开始随温度升高沉降率升高，温度高于80℃沉钒率降低的可能原因是：温度高于80度，导致部分氯化铵分解。

故答案为：温度高于80度，导致部分氯化铵分解；

（4）①广口瓶中浓硫酸的作用为吸收产生的氨气。

故答案为：吸收产生的氨气；

②由题意可知：n(沉淀)=83.2g÷832g/mol=0.1mol

由题意知沉淀分解生成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

因此该物质的分子式为N4H16V8O22。

故答案为：N4H16V8O22。

考点：考查化学工艺流程及相关数据处理