Question

12．金屬鉬（Mo）可以增強合金的某些機械性能和耐腐蝕性．下圖是化工生產中制備金屬鉬的實驗流程圖（已知鉬酸為難溶于水和酸的黃色晶體）：

（1）在灼燒鉬礦時發生化學反應：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;灼燒\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，該反應的還原劑是MoS₂．當有1mol MoS₂反應時，還原劑失去電子的物質的量為14mol．
（2）步驟①中，灼燒鉬礦時，用于盛放固體的儀器的名稱為坩堝．
（3）寫出步驟②中發生反應的離子方程式2NH₃•H₂O+MoO₃=2NH₄⁺+MoO₄^2-+H₂O．
（4）在步驟③中需要加入過量硝酸，檢驗硝酸過量的操作為靜置后，向上層清液中繼續滴加硝酸，若無明顯現象，則硝酸過量．
（5）某同學擬選用如下裝置，用氫氣還原三氧化鉬，同時檢驗該反應的氧化產物，根據要求回答下列問題．

①若兩次使用到C裝置，則裝置D中所盛的藥品是無水硫酸銅（填試劑名稱）．
②根據完整的實驗裝置進行實驗，實驗步驟如下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品；打開分液漏斗活塞后a→c→b→d（請按正確的順序填入下列步驟的代號）．
a．收集氣體并檢驗其純度b．停止加熱，充分冷卻
c．加熱反應一段時間d．關閉分液漏斗活塞，停止通氫氣
（6）化學分析中，常用沉淀法測定金屬的含量．若稱取三氧化鉬粗產品m g，用濃氨水溶解后，再滴加足量的硝酸使其完全轉化為鉬酸沉淀，此時消耗0.2mol/L HNO₃溶液250mL，則粗產品中三氧化鉬的含量為$\frac{3.6}{m}$×100%（請用含m的表達式表示）．

Answer 1

分析 輝鉬礦（主要成分是MoS₂）在空氣中燃燒生成MoO₃和SO₂，尾氣含SO₂用濃氨水吸收，MoO₃加濃氨水生成鉬酸銨溶液，過濾除去雜質，在鉬酸銨溶液中加足量硝酸，生成鉬酸，鉬酸為難溶于水和酸的黃色晶體，過濾得到鉬酸晶體高溫分解生成MoO₃，在高溫條件下用氫氣還原得到金屬鉬，
（1）反應：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;灼燒\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂中，鉬從+4價升為+6價，硫從-2價升為+4價，據此判斷還原劑，每摩爾MoS₂參加反應失去14mol電子，據此答題；
（2）灼燒固體通常在坩堝中進行；
（3）步驟②中MoO₃加濃氨水生成鉬酸銨溶液，根據電荷守恒書寫反應的離子方程式；
（4）在步驟③中需要加入硝酸會產生鉬酸沉淀，據此可判斷硝酸是否過量；
（5）①裝置A是用來產生氫氣，若兩次使用到C裝置，則C裝置應是一次除去氫氣水份，另一處是在裝置的最后防止空氣中的水進入裝置，則D裝置可用來檢驗反應生成的水；
②根據實驗裝置圖可知，實驗時打開分液漏斗活塞后，用氫氣將裝置中空氣排盡，因為氫氣是可燃性氣體，所以要驗純，再在B處加熱，實驗結束時先在B處停止加熱繼續通氫氣，將鉬冷卻再停止通氫氣，據此答題；
（6）反應中硝酸的物質的量為0.2mol/L×250mL=0.05mol，根據（NH₄）₂MoO₄和硝酸反應的關系式（NH₄）₂MoO₄～2HNO₃可知，（NH₄）₂MoO₄的物質的量為0.025mol，根據鉬元素守恒進行計算．

解答 解：輝鉬礦（主要成分是MoS₂）在空氣中燃燒生成MoO₃和SO₂，尾氣含SO₂用濃氨水吸收，MoO₃加濃氨水生成鉬酸銨溶液，過濾除去雜質，在鉬酸銨溶液中加足量硝酸，生成鉬酸，鉬酸為難溶于水和酸的黃色晶體，過濾得到鉬酸晶體高溫分解生成MoO₃，在高溫條件下用氫氣還原得到金屬鉬，
（1）反應：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;灼燒\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂中，鉬從+4價升為+6價，硫從-2價升為+4價，所以該反應的還原劑為MoS₂，每摩爾MoS₂參加反應失去14mol電子，所以還原劑失去電子的物質的量為14mol，
故答案為：MoS₂；14mol；
（2）灼燒固體通常在坩堝中進行，所以用于盛放固體的儀器的名稱為坩堝，
故答案為：坩堝；
（3）步驟②中MoO₃加濃氨水生成鉬酸銨溶液，反應的離子方程式為2NH₃•H₂O+MoO₃=2NH₄⁺+MoO₄^2-+H₂O，
故答案為：2NH₃•H₂O+MoO₃=2NH₄⁺+MoO₄^2-+H₂O；
（4）在步驟③中需要加入硝酸會產生鉬酸沉淀，所以判斷硝酸是否過量的操作為靜置后，向上層清液中繼續滴加硝酸，若無明顯現象，則硝酸過量，
故答案為：靜置后，向上層清液中繼續滴加硝酸，若無明顯現象，則硝酸過量；
（5）①裝置A是用來產生氫氣，若兩次使用到C裝置，則C裝置應是一次除去氫氣水份，另一處是在裝置的最后防止空氣中的水進入裝置，則D裝置可用來檢驗反應生成的水，D裝置中可裝無水硫酸銅，
故答案為：無水硫酸銅；
②根據實驗裝置圖可知，實驗時打開分液漏斗活塞后，用氫氣將裝置中空氣排盡，因為氫氣是可燃性氣體，所以要驗純，再在B處加熱，實驗結束時先在B處停止加熱繼續通氫氣，將鉬冷卻再停止通氫氣，所以操作順序為a→c→b→d，
故答案為：a、c、b、d；
（6）反應中硝酸的物質的量為0.2mol/L×250mL=0.05mol，根據（NH₄）₂MoO₄和硝酸反應的關系式（NH₄）₂MoO₄～2HNO₃可知，（NH₄）₂MoO₄的物質的量為0.025mol，根據鉬元素守恒，三氧化鉬的物質的量為0.025mol，其質量為0.025mol×144g/mol=3.6g，故粗產品中三氧化鉬的含量為$\frac{3.6}{m}$×100%，
故答案為：$\frac{3.6}{m}$×100%．

點評 本題考查物質的性質、混合物的分離提純及實驗流程，把握流程中發生的反應及操作為解答的關鍵，側重分析能力及知識綜合應用能力的考查，題目難度中等．