Question

【題目】鉬(Mo)是一種過渡金屬元素，通常用作合金及不銹鋼的添加劑。鉬酸鈉晶體(Na2MoO4·2H2O)是一種無公害型冷卻水系統的金屬緩蝕劑。工業上利用鉬精礦(主要成分是MoS2，含少量的PbS等)制備鉬酸鈉晶體的主要流程如圖所示：

(1)Na2MoO4·2H2O中鉬元素的化合價是___________。結晶得到的是鉬酸鈉晶體的粗產品，要得到純凈的鉬酸鈉晶體，還需要進行的操作是___________(填名稱)。

(2)焙燒過程中鉬精礦發生的主要化學反應方程式為MoS2+O2－MoO3+SO2(未配平)，該反應中氧化產物是___________。

(3)寫出“堿浸”反應的離子方程式：_____。為了能提高該反應速率，可采取的措施有_____。

(4)堿浸液結晶前需加入Ba(OH)2固體以除去SO42－。當BaMoO4開始沉淀時，SO42－的去除率是____________%[已知：堿浸液中c(MoO42－)=0.40mol·L－1，c(SO42－)=0.04mol·L－1，Ksp(BaSO4)=1.1×10－10、Ksp( BaMoO4)=4.0×10－8，加入Ba(OH)2固體引起的溶液體積變化可忽略。]

(5)如圖是碳鋼在鹽酸、硫酸和鉬酸鈉-月桂酰肌氨酸緩釋劑3種不同介質中腐蝕速率的實驗結果：

①碳鋼在鹽酸和硫酸中腐蝕速率隨酸的濃度變化有明顯差異，其原因可能是___________。

②空氣中緩釋劑對碳鋼的緩蝕原理是在鋼鐵表面形成 FeMoO4-Fe2O3保護膜。密閉式循環冷卻水系統中的碳鋼管道緩蝕除需加入緩釋劑外還需加入NaNO2，NaNO2的作用是________。

Answer 1

【答案】+6價 重結晶 MoO3、SO2 MoO3 + CO32- = MoO42- + CO2↑ 將粗產品粉碎或適當升高溫度 97.25 Cl-有利于碳鋼的腐蝕，SO42-不利于碳鋼的腐蝕，使的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，氧化性增強，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

【解析】

焙燒鉬精礦，MoS2燃燒，反應方程式為MoS2 + O2MoO3 + SO2，堿性條件下，MoO3和Na2CO3溶液反應，反應離子方程式為MoO3 + CO32- = MoO42- + CO2↑，然后向溶液中加入沉淀劑除去重金屬離子，溶液中的溶質為Na2MoO4，將溶液蒸發濃縮、冷卻結晶，然后重結晶得到鉬酸鈉晶體(Na2MoO4·2H2O)，據此分析。

(1)Na2MoO42H2O中鈉元素化合價+1價，氧元素化合價- 2價，2× (+1)+x+ (-2)×4=0，計算得到鉬元素的化合價是+6價；結晶得到的鉬酸鈉晶體是粗產品，要得到純凈的鉬酸鈉晶體，下一步需要進行的操作是重結晶；

(2)MoS2 + O2MoO3 + SO2反應中氧元素化合價0價變化為-2價，硫元素化合價升高為+4價，鉬元素化合價升高為+6價，元素化合價升高被氧化，該反應中氧化產物是MoO3、SO2；

(3) “堿浸”時加入Na2CO3溶液和MoO3反應生成二氧化碳和Na2MoO4，反應的離子方程式為：MoO3 + CO32- = MoO42- + CO2↑，能提高該反應速率的措施有：將粗產品粉碎增大接觸面積能加快反應速率，適當增大碳酸鈉溶液的濃度反應速率加快；適當升高溫度加快反應速率；故答案為將粗產品粉碎或適當增大碳酸鈉溶液的濃度或適當升高溫度；

(4) Ksp( BaMoO4)=4.0×10－8，鉬酸鈉溶液中c(MoO42－)=0.40mol·L－1，BaMoO4開始沉淀時，溶液中鋇離子的濃度為：c(Ba2+ )=1×10-7 mol/L，Ksp(BaSO4)=1.1×10－10，溶液中硫酸根離子的濃度為：c(SO42－)=，原溶液中c(SO42－)=0.04mol·L－1，硫酸根離子的去除率為：；

(5)①由圖示數據可知，碳鋼在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸的腐蝕速度，因此可能的原因有Cl-有利于碳鋼的腐蝕，SO42-不利于碳鋼的腐蝕，使的碳鋼在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸；硫酸濃度增大變成濃硫酸后，發生了鈍化現象，腐蝕速度很慢，故答案為： Cl-有利于碳鋼的腐蝕，SO42-不利于碳鋼的腐蝕(或硫酸溶液隨著濃度的增大，氧化性增強，會使鋼鐵鈍化，腐蝕速率減慢)；

②NaNO2具有氧化性，能夠在鋼鐵表面形成FeMoO4-Fe2O3保護膜，故答案為：替代空氣中氧氣起氧化劑作用。