Question

【题目】MoS2(辉钼矿的主要成分)可用于制取钼的化合物润滑添加剂氢化反应和异构化反应的催化剂等。回答下列问题：

(1)反应3MoS2+18HNO3+12HCl=3H2[MoO2Cl4]+18NO↑+6H2SO4+6H2O中，每溶解1mol MoS2，转移电子的物质的量为___________。

(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

反应2Mo(s)+3O2(g)=2MoO3(s)的△H=___________(用含△H1、△H2、△H3的代数式表示)。

(3)利用电解法可浸取辉钼矿得到Na2MoO4和Na2SO4溶液(装置如图所示)。

①阴极的电极反应式为______________________。

②一段时间后，电解液的pH___________ (填“增大”“减小”或“不变”)，MoO42-在电极___________(填“A”或“B”)附近生成。

③实际生产中，惰性电极A一般不选用石墨，而采用DSA惰性阳极(基层为TiO2，涂层为RuO2+IrO2)，理由是_______________________。

(4)用辉钼矿冶炼Mo的反应为

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

①该反应的△H___________(填“>”或“<”)0；p1、p2、p3按从小到大的顺序为___________。

②在某恒容密闭容器中加入0.1 mol MoS2、0.2mol Na2CO3、0.4mol H2，一定温度下发生上述反应，下列叙述说明反应已达到平衡状态的是____________ (填标号)。

a.v正(H2)=v逆(CO)

b.气体的密度不再随时间变化

c.气体的压强不再随时间变化

d单位时间内断裂H一H键与断裂H—O键的数目相等

③在2L的恒温恒容密闭容器中加入0.1 mol MoS2、0.2 mol Na2CO3、0.4molH2，在1100K时发生反应，达到平衡时恰好处于图中A点，则此温度下该反应的平衡常数为___________。

Answer 1

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

【解析】

(1)在该反应中元素的化合价发生变化的元素有Mo、S、N，根据化合价升降总数等于反应过程中电子转移数目计算；

(2)根据盖斯定律，将几个热化学方程式叠加，可得相应反应的热化学方程式的反应热；

(3)阴极上发生还原反应，阳极发生氧化反应，根据离子放电顺序可得相应的电极反应式及每个电极的产物、溶液的酸碱性变化；根据阳极反应产物的性质分析阳极不使用石墨电极的原因；

(4)①根据压强不变时H2的平衡转化率与温度的关系分析热效应；再根据温度不变时压强与H2的转化率分析几个不同条件下的压强大小；

②根据平衡时任何物质的浓度不变、任何物质的含量不变、容器的密度不变等判断平衡状态；

③根据H2的转化率及加入物质的物质的量，计算出各种物质的平衡浓度，带入平衡常数表达式可得化学平衡常数。

(1)在反应中，Mo元素的化合价由反应前MoS2中的+2价变为反应后H2[MoO2Cl4]中的+6价，S元素的化合价由反应前MoS2中的-1价变为反应后H2SO4中的+6价， N元素的化合价由反应前硝酸中的+5价变为反应后NO中的+2价，每1mol MoS2发生反应，电子转移的物质的量为(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

根据盖斯定律，将③-2×②-2×①，整理可得反应2Mo(s)+3O2(g)=2MoO3(s)的△H=△H3-2△H2-2△H1；

(3) ①该池为电解池，在阴极上溶液中H2O电离产生的H+获得电子，发生还原反应，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；

②由于溶液中H+不断放电，使溶液中c(OH-)>c(H+)，所以电解一段时间后，溶液的碱性增强，pH不断增大；溶液中 的Cl-在阳极失去电子变为Cl2，Cl2具有氧化性，其水水反应产生的HClO氧化性也非常强，Cl2、HClO将MoS2氧化为MoO42-，因此MoO42-在阳极A附近生成；

③在食盐水溶液中含有的阴离子有Cl-、OH-，Cl-失去电子产生Cl2，OH-也可能失去电子变为O2，生成的O2会与C在高温下反应产生CO2气体而不断消耗石墨，所以阳极般不选用石墨，而采用DSA惰性阳极；

(4)①根据图象可知：在压强不变时，温度升高，H2的平衡转化率增大，说明该反应的正反应为吸热反应，所以△H>0；由于反应MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)的正反应是气体体积增大的反应，在其它条件不变时，增大压强，平衡逆向移动，H2的转化率降低，根据图象可知H2的转化率p1最大，p3时最小，说明压强p3最大，p1最小，故压强按从小到大的顺序为：p1<p2<p3；

②a.由于方程式中H2、CO的化学计量数不等，所以v正(H2)=v逆(CO)时反应未达到平衡状态，a错误；

b.该反应有固体参加反应，若气体的密度不再随时间变化，说明气体质量不变，由于容器的容积不变，所以可根据密度不变判断反应处于平衡状态，b正确；

c.该反应是反应前后气体体积不等的反应，若气体的压强不再随时间变化，反应处于平衡状态,c正确；

d单位时间内断裂H一H键与断裂H—O键的数目相等，反应逆向进行，为处于平衡状态，d错误；

故合理选项是bc；

③反应MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) 在2L容器内进行， 向其中加入0.1 mol MoS2、0.2 mol Na2CO3、0.4molH2，反应开始时c(H2)=0.2mol/L；由于在1100℃时H2的转化率是50%，所以平衡时，c(H2)=0.1mol/L，根据物质反应的变化关系可知，平衡时n(CO)=0.05mol/L，c(H2O)=0.1mol/L，因此该温度下的反应平衡常数K=(mol/L)2=2.5×10-3(mol/L)2。