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）在焙燒反應中，每生成1mol MoO3時轉移電子數為：_______ (以NA表示阿伏加德羅常數的值)；

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

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

（5）結晶操作前需加入Ba(OH)2固體以除去溶液中的SO42-，SO42-的最大去除率是_____（結果保留一位小數）[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 種不同介質中的腐蝕速率實驗結果：

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 保護膜。密閉式循環冷卻水系統中的碳鋼管道緩蝕，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，鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的濃度比應為_____________。

Answer 1

【答案】 +6 14NA 使用一定次數后，母液中雜質的濃度增大，重結晶會析出雜質，影響產品純度 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，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、氧化還原反應中轉移電子數的計算、電子式的書寫、與溶度積有關的計算、與碳鋼腐蝕有關的圖像分析。（1）根據化合物中元素的正負化合價代數和為0判斷Mo的化合價。（2）根據流程寫出方程式，用化合價升降法分析反應中轉移電子數。（3）MoO3與Na2CO3生成Na2MoO4和CO2。（4）重結晶得到的母液使用一定次數后，母液中雜質的濃度增大，重結晶會析出雜質，影響產品純度。（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；鋼鐵在濃硫酸中發生鈍化。②分析題給信息，NaNO2替代空氣中O2。③根據圖像判斷。

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，根據化合物中元素的正負化合價代數和為0，Mo元素的化合價為+6價。

（2）根據流程，焙燒時反應的化學方程式為2MoS2+7O22MoO3+4SO2，在該反應中O元素的化合價全部由0價降至-2價，生成2molMoO3反應中轉移28mol電子，則每生成1molMoO3轉移14mol電子，轉移電子數為14NA。

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

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

（5）SO42-達到最大去除率，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，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保護膜，密閉式循環冷卻水系統中的碳鋼管道緩蝕，除需加入鉬酸鹽外還需加入NaNO2，NaNO2相當于空氣，NaNO2的作用是：替代空氣中氧氣起氧化劑作用。

③根據圖像，當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，鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的濃度比為1:1。