Question

【题目】钼(Mo)是一种重要的过渡金属元素，钼酸钠(Na2MoO4)是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂。以钼精矿（主要成分为MoS2）为原料制备金属钼和钼酸钠晶体的主要流程如图所示。

（1）Na2MoO4·2H2O 中钼元素的化合价为____________；

（2）在焙烧反应中，每生成1mol MoO3时转移电子数为：_______ (以NA表示阿伏加德罗常数的值)；

（3）操作1中，粗产品中的MoO3与Na2CO3溶液充分反应后，生成Na2MoO4和另外一种物质，该物质的电子式为_____；

（4）重结晶得到的母液可以在下次重结晶时重复使用，但达到一定次数后必须净化处理，原因______________________________________；

（5）结晶操作前需加入Ba(OH)2固体以除去溶液中的SO42-，SO42-的最大去除率是_____（结果保留一位小数）[已知：碱浸液中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引起的溶液体积变化忽略。]

（6）下图是碳钢在3 种不同介质中的腐蚀速率实验结果：

①试分析I、II曲线变化趋势不同的原因________________________________________

②空气中钼酸盐对碳钢的缓蚀原理是在钢铁表面形成FeMoO4-Fe2O3 保护膜。密闭式循环冷却水系统中的碳钢管道缓蚀，除需加入钼酸盐外还需加入NaNO2。则NaNO2的作用是_________________________________________________。

③要使碳素钢的缓蚀效果最优，钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度比应为_____________。

Answer 1

【答案】 +6 14NA 使用一定次数后，母液中杂质的浓度增大，重结晶会析出杂质，影响产品纯度 95.0% Cl-有利于碳钢的腐蚀，SO42-不利于碳钢的腐蚀，使得钢铁在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸；硫酸溶液随着浓度的增大，氧比性增强，会使钢铁钝化，腐蚀速率减慢 替代空气中氧气起氧化剂作用 1:1

【解析】分析：本题以钼精矿为原料制备金属钼和钼酸钠晶体的流程为载体，考查流程的分析、氧化还原反应中转移电子数的计算、电子式的书写、与溶度积有关的计算、与碳钢腐蚀有关的图像分析。（1）根据化合物中元素的正负化合价代数和为0判断Mo的化合价。（2）根据流程写出方程式，用化合价升降法分析反应中转移电子数。（3）MoO3与Na2CO3生成Na2MoO4和CO2。（4）重结晶得到的母液使用一定次数后，母液中杂质的浓度增大，重结晶会析出杂质，影响产品纯度。（5）要求SO42-的最大去除率，计算MoO42-开始沉淀时溶液中c（Ba2+），进一步计算此时溶液中c（SO42-），从而确定SO42-的最大去除率。（6）①碳钢在盐酸、硫酸中腐蚀速率不同是由于阴离子的不同引起的；钢铁在浓硫酸中发生钝化。②分析题给信息，NaNO2替代空气中O2。③根据图像判断。

详解：（1）Na2MoO4·2H2O中Na元素的化合价为+1价，H元素的化合价为+1价，O元素的化合价为-2价，根据化合物中元素的正负化合价代数和为0，Mo元素的化合价为+6价。

（2）根据流程，焙烧时反应的化学方程式为2MoS2+7O22MoO3+4SO2，在该反应中O元素的化合价全部由0价降至-2价，生成2molMoO3反应中转移28mol电子，则每生成1molMoO3转移14mol电子，转移电子数为14NA。

（3）操作1中，MoO3与Na2CO3溶液充分反应生成Na2MoO4和CO2，CO2的电子式为。

（4）重结晶得到的母液可以在下次重结晶时重复使用，但达到一定次数后必须净化处理，原因是：重结晶得到的母液使用一定次数后，母液中杂质的浓度增大，重结晶会析出杂质，影响产品纯度。

（5）SO42-达到最大去除率，要求MoO42-开始沉淀时的c（Ba2+）。MoO42-开始沉淀时溶液中c（Ba2+）=Ksp（BaMoO4）/c（MoO42-）=410-80.8=510-8（mol/L），此时溶液中c（SO42-）=Ksp（BaSO4）/c（Ba2+）=1.010-10（510-8）=0.002（mol/L），SO42-的最大去除率为100%=95.0%。

（6）①分析图像，I、II曲线变化的趋势是：随着盐酸浓度的增大，碳钢的腐蚀速率明显加快；随着硫酸浓度的增大，碳钢的腐蚀速率先加快后减慢；碳钢在盐酸中腐蚀速率比在硫酸中快。产生不同变化趋势的原因是：Cl-有利于碳钢的腐蚀，SO42-不利于碳钢的腐蚀，使得碳钢在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸；硫酸溶液随着浓度的增大，氧比性增强，会使碳钢钝化，腐蚀速率减慢。

②空气中钼酸盐对碳钢的缓蚀原理是在钢铁表面形成FeMoO4-Fe2O3保护膜，密闭式循环冷却水系统中的碳钢管道缓蚀，除需加入钼酸盐外还需加入NaNO2，NaNO2相当于空气，NaNO2的作用是：替代空气中氧气起氧化剂作用。

③根据图像，当钼酸钠和月桂酰肌氨酸都为150mg/L时，碳钢的腐蚀速率最慢，即要使碳素钢的缓蚀效果最优，钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度比为1:1。