Question

【題目】鉬(Mo)是一種重要的過渡金屬元素，鉬酸鈉(Na2MoO4)是一種無公害型冷卻水系統(tǒng)的金屬緩蝕劑。以鉬精礦（主要成分為MoS2）為原料制備金屬鉬和鉬酸鈉晶體的主要流程如圖所示。

（1）Na2MoO4·2H2O 中鉬元素的化合價為____________；

（2）在焙燒反應(yīng)中，每生成1mol MoO3時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為：_______ (以NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)；

（3）操作1中，粗產(chǎn)品中的MoO3與Na2CO3溶液充分反應(yīng)后，生成Na2MoO4和另外一種物質(zhì)，該物質(zhì)的電子式為_____；

（4）重結(jié)晶得到的母液可以在下次重結(jié)晶時重復(fù)使用，但達(dá)到一定次數(shù)后必須凈化處理，原因______________________________________；

（5）結(jié)晶操作前需加入Ba(OH)2固體以除去溶液中的SO42-，SO42-的最大去除率是_____（結(jié)果保留一位小數(shù)）[已知：堿浸液中c(MoO42-)=0.80mol·L-1，(SO42-)=0.04mol·L-1，Ksp(BaSO4)=1.0×10-10，Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8，Ba(OH)2引起的溶液體積變化忽略。]

（6）下圖是碳鋼在3 種不同介質(zhì)中的腐蝕速率實驗結(jié)果：

①試分析I、II曲線變化趨勢不同的原因________________________________________

②空氣中鉬酸鹽對碳鋼的緩蝕原理是在鋼鐵表面形成FeMoO4-Fe2O3 保護(hù)膜。密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的碳鋼管道緩蝕，除需加入鉬酸鹽外還需加入NaNO2。則NaNO2的作用是_________________________________________________。

③要使碳素鋼的緩蝕效果最優(yōu)，鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的濃度比應(yīng)為_____________。

Answer 1

【答案】 +6 14NA 使用一定次數(shù)后，母液中雜質(zhì)的濃度增大，重結(jié)晶會析出雜質(zhì)，影響產(chǎn)品純度 95.0% Cl-有利于碳鋼的腐蝕，SO42-不利于碳鋼的腐蝕，使得鋼鐵在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸；硫酸溶液隨著濃度的增大，氧比性增強(qiáng)，會使鋼鐵鈍化，腐蝕速率減慢 替代空氣中氧氣起氧化劑作用 1:1

【解析】分析：本題以鉬精礦為原料制備金屬鉬和鉬酸鈉晶體的流程為載體，考查流程的分析、氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)的計算、電子式的書寫、與溶度積有關(guān)的計算、與碳鋼腐蝕有關(guān)的圖像分析。（1）根據(jù)化合物中元素的正負(fù)化合價代數(shù)和為0判斷Mo的化合價。（2）根據(jù)流程寫出方程式，用化合價升降法分析反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)。（3）MoO3與Na2CO3生成Na2MoO4和CO2。（4）重結(jié)晶得到的母液使用一定次數(shù)后，母液中雜質(zhì)的濃度增大，重結(jié)晶會析出雜質(zhì)，影響產(chǎn)品純度。（5）要求SO42-的最大去除率，計算MoO42-開始沉淀時溶液中c（Ba2+），進(jìn)一步計算此時溶液中c（SO42-），從而確定SO42-的最大去除率。（6）①碳鋼在鹽酸、硫酸中腐蝕速率不同是由于陰離子的不同引起的；鋼鐵在濃硫酸中發(fā)生鈍化。②分析題給信息，NaNO2替代空氣中O2。③根據(jù)圖像判斷。

詳解：（1）Na2MoO4·2H2O中Na元素的化合價為+1價，H元素的化合價為+1價，O元素的化合價為-2價，根據(jù)化合物中元素的正負(fù)化合價代數(shù)和為0，Mo元素的化合價為+6價。

（2）根據(jù)流程，焙燒時反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MoS2+7O22MoO3+4SO2，在該反應(yīng)中O元素的化合價全部由0價降至-2價，生成2molMoO3反應(yīng)中轉(zhuǎn)移28mol電子，則每生成1molMoO3轉(zhuǎn)移14mol電子，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為14NA。

（3）操作1中，MoO3與Na2CO3溶液充分反應(yīng)生成Na2MoO4和CO2，CO2的電子式為。

（4）重結(jié)晶得到的母液可以在下次重結(jié)晶時重復(fù)使用，但達(dá)到一定次數(shù)后必須凈化處理，原因是：重結(jié)晶得到的母液使用一定次數(shù)后，母液中雜質(zhì)的濃度增大，重結(jié)晶會析出雜質(zhì)，影響產(chǎn)品純度。

（5）SO42-達(dá)到最大去除率，要求MoO42-開始沉淀時的c（Ba2+）。MoO42-開始沉淀時溶液中c（Ba2+）=Ksp（BaMoO4）/c（MoO42-）=410-80.8=510-8（mol/L），此時溶液中c（SO42-）=Ksp（BaSO4）/c（Ba2+）=1.010-10（510-8）=0.002（mol/L），SO42-的最大去除率為100%=95.0%。

（6）①分析圖像，I、II曲線變化的趨勢是：隨著鹽酸濃度的增大，碳鋼的腐蝕速率明顯加快；隨著硫酸濃度的增大，碳鋼的腐蝕速率先加快后減慢；碳鋼在鹽酸中腐蝕速率比在硫酸中快。產(chǎn)生不同變化趨勢的原因是：Cl-有利于碳鋼的腐蝕，SO42-不利于碳鋼的腐蝕，使得碳鋼在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸；硫酸溶液隨著濃度的增大，氧比性增強(qiáng)，會使碳鋼鈍化，腐蝕速率減慢。

②空氣中鉬酸鹽對碳鋼的緩蝕原理是在鋼鐵表面形成FeMoO4-Fe2O3保護(hù)膜，密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的碳鋼管道緩蝕，除需加入鉬酸鹽外還需加入NaNO2，NaNO2相當(dāng)于空氣，NaNO2的作用是：替代空氣中氧氣起氧化劑作用。

③根據(jù)圖像，當(dāng)鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸都為150mg/L時，碳鋼的腐蝕速率最慢，即要使碳素鋼的緩蝕效果最優(yōu)，鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的濃度比為1:1。