Question

【題目】MoS2(輝鉬礦的主要成分)可用于制取鉬的化合物潤滑添加劑氫化反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)的催化劑等。回答下列問題：

(1)反應(yīng)3MoS2+18HNO3+12HCl=3H2[MoO2Cl4]+18NO↑+6H2SO4+6H2O中，每溶解1mol MoS2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為___________。

(2)已知：MoS2(s)= Mo(s)+S2(g) △H1

S2(g)+2O2(g)=2SO2(g) △H2

2MoS(s)+7O2(g)=2MoO3 (s)+4SO2(g) △H3

反應(yīng)2Mo(s)+3O2(g)=2MoO3(s)的△H=___________(用含△H1、△H2、△H3的代數(shù)式表示)。

(3)利用電解法可浸取輝鉬礦得到Na2MoO4和Na2SO4溶液(裝置如圖所示)。

①陰極的電極反應(yīng)式為______________________。

②一段時間后，電解液的pH___________ (填“增大”“減小”或“不變”)，MoO42-在電極___________(填“A”或“B”)附近生成。

③實際生產(chǎn)中，惰性電極A一般不選用石墨，而采用DSA惰性陽極(基層為TiO2，涂層為RuO2+IrO2)，理由是_______________________。

(4)用輝鉬礦冶煉Mo的反應(yīng)為

MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) △H。

①該反應(yīng)的△H___________(填“>”或“<”)0；p1、p2、p3按從小到大的順序為___________。

②在某恒容密閉容器中加入0.1 mol MoS2、0.2mol Na2CO3、0.4mol H2，一定溫度下發(fā)生上述反應(yīng)，下列敘述說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是____________ (填標(biāo)號)。

a.v正(H2)=v逆(CO)

b.氣體的密度不再隨時間變化

c.氣體的壓強不再隨時間變化

d單位時間內(nèi)斷裂H一H鍵與斷裂H—O鍵的數(shù)目相等

③在2L的恒溫恒容密閉容器中加入0.1 mol MoS2、0.2 mol Na2CO3、0.4molH2，在1100K時發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡時恰好處于圖中A點，則此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為___________。

Answer 1

【答案】18mol △H3-2△H2-2△H1 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 增大 A 陽極主要生成Cl2，還會生成O2，生成的O2會消耗石墨 > p1<p2<p3 bc 2.5×10-3(mol/L)2

【解析】

(1)在該反應(yīng)中元素的化合價發(fā)生變化的元素有Mo、S、N，根據(jù)化合價升降總數(shù)等于反應(yīng)過程中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目計算；

(2)根據(jù)蓋斯定律，將幾個熱化學(xué)方程式疊加，可得相應(yīng)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式的反應(yīng)熱；

(3)陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)離子放電順序可得相應(yīng)的電極反應(yīng)式及每個電極的產(chǎn)物、溶液的酸堿性變化；根據(jù)陽極反應(yīng)產(chǎn)物的性質(zhì)分析陽極不使用石墨電極的原因；

(4)①根據(jù)壓強不變時H2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系分析熱效應(yīng)；再根據(jù)溫度不變時壓強與H2的轉(zhuǎn)化率分析幾個不同條件下的壓強大小；

②根據(jù)平衡時任何物質(zhì)的濃度不變、任何物質(zhì)的含量不變、容器的密度不變等判斷平衡狀態(tài)；

③根據(jù)H2的轉(zhuǎn)化率及加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，計算出各種物質(zhì)的平衡濃度，帶入平衡常數(shù)表達(dá)式可得化學(xué)平衡常數(shù)。

(1)在反應(yīng)中，Mo元素的化合價由反應(yīng)前MoS2中的+2價變?yōu)榉磻?yīng)后H2[MoO2Cl4]中的+6價，S元素的化合價由反應(yīng)前MoS2中的-1價變?yōu)榉磻?yīng)后H2SO4中的+6價， N元素的化合價由反應(yīng)前硝酸中的+5價變?yōu)榉磻?yīng)后NO中的+2價，每1mol MoS2發(fā)生反應(yīng)，電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為(6-2)+2×[6-(-1)]mol=18mol；

(2) ①MoS2(s)= Mo(s)+S2(g) △H1 ②S2(g)+2O2(g)=2SO2(g) △H2

③2MoS(s)+7O2(g)=2MoO3 (s)+4SO2(g) △H3

根據(jù)蓋斯定律，將③-2×②-2×①，整理可得反應(yīng)2Mo(s)+3O2(g)=2MoO3(s)的△H=△H3-2△H2-2△H1；

(3) ①該池為電解池，在陰極上溶液中H2O電離產(chǎn)生的H+獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；

②由于溶液中H+不斷放電，使溶液中c(OH-)>c(H+)，所以電解一段時間后，溶液的堿性增強，pH不斷增大；溶液中 的Cl-在陽極失去電子變?yōu)?/span>Cl2，Cl2具有氧化性，其水水反應(yīng)產(chǎn)生的HClO氧化性也非常強，Cl2、HClO將MoS2氧化為MoO42-，因此MoO42-在陽極A附近生成；

③在食鹽水溶液中含有的陰離子有Cl-、OH-，Cl-失去電子產(chǎn)生Cl2，OH-也可能失去電子變?yōu)?/span>O2，生成的O2會與C在高溫下反應(yīng)產(chǎn)生CO2氣體而不斷消耗石墨，所以陽極般不選用石墨，而采用DSA惰性陽極；

(4)①根據(jù)圖象可知：在壓強不變時，溫度升高，H2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，說明該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以△H>0；由于反應(yīng)MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)的正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，在其它條件不變時，增大壓強，平衡逆向移動，H2的轉(zhuǎn)化率降低，根據(jù)圖象可知H2的轉(zhuǎn)化率p1最大，p3時最小，說明壓強p3最大，p1最小，故壓強按從小到大的順序為：p1<p2<p3；

②a.由于方程式中H2、CO的化學(xué)計量數(shù)不等，所以v正(H2)=v逆(CO)時反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，a錯誤；

b.該反應(yīng)有固體參加反應(yīng)，若氣體的密度不再隨時間變化，說明氣體質(zhì)量不變，由于容器的容積不變，所以可根據(jù)密度不變判斷反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，b正確；

c.該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng)，若氣體的壓強不再隨時間變化，反應(yīng)處于平衡狀態(tài),c正確；

d單位時間內(nèi)斷裂H一H鍵與斷裂H—O鍵的數(shù)目相等，反應(yīng)逆向進行，為處于平衡狀態(tài)，d錯誤；

故合理選項是bc；

③反應(yīng)MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) 在2L容器內(nèi)進行， 向其中加入0.1 mol MoS2、0.2 mol Na2CO3、0.4molH2，反應(yīng)開始時c(H2)=0.2mol/L；由于在1100℃時H2的轉(zhuǎn)化率是50%，所以平衡時，c(H2)=0.1mol/L，根據(jù)物質(zhì)反應(yīng)的變化關(guān)系可知，平衡時n(CO)=0.05mol/L，c(H2O)=0.1mol/L，因此該溫度下的反應(yīng)平衡常數(shù)K=(mol/L)2=2.5×10-3(mol/L)2。