Question

7．钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能．如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图．

（1）反应①的尾气可以用NH₃•H₂O溶液吸收合成肥料，写出反应的离子方程式2NH₃•H₂O+SO₂═2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O．
（2）钼酸铵溶液中的主要阳离子的检验方法：取少量钼酸铵溶液于试管中，加入NaOH加热，在试管口放一张润湿的紫色石蕊试纸，若试纸变蓝，则证明钼酸铵溶液中含有铵根离子．
（3）如果在实验室模拟操作1和操作2，则需要使用的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒．
（4）写出反应①的化学方程式：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂．
（5）工业上制备还原性气体CO和H₂的反应原理为CO₂+CH₄$\stackrel{高温}{→}$2CO+2H₂，CH₄+H₂O$\stackrel{高温}{→}$CO+3H₂．含甲烷体积分数为80%的a L（标准状况）天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应，甲烷转化率为90%，用产生的还原性气体（CO和H₂）还原MoO₃制钼，理论上能生产钼的质量为4.11ag．

Answer 1

分析 辉钼矿（主要成分是MoS₂）在空气中燃烧生成MoO₃和SO₂，二氧化硫属于酸性氧化物，能被碱液吸收，所以尾气含SO₂用浓氨水吸收，二氧化硫具有还原性，则同时通入氧气生成硫酸铵；MoO₃加浓氨水生成钼酸铵溶液，过滤除去杂质，在钼酸铵溶液中加足量盐酸，发生复分解反应生成钼酸和氯化铵，钼酸为难溶于水和酸的黄色晶体，过滤得到钼酸晶体高温分解生成MoO₃，在高温条件下用氢气还原得到金属钼，
（1）二氧化硫和一水合氨反应生成亚硫酸铵；
（2）铵根离子检验方法为：取少量钼酸铵溶液于试管中，加入NaOH加热，在试管口放一张润湿的紫色石蕊试纸，若试纸变蓝，则证明钼酸铵溶液中含有铵根离子；
（3）如果在实验室模拟操作1和操作2，该操作为过滤，根据仪器的用途选取仪器；
（4）高温下，MoS₂和O₂发生氧化还原反应生成MoO₃和SO₂；
（5）根据CO₂+CH₄$\stackrel{高温}{→}$2CO+2H₂、CH₄+H₂O$\stackrel{高温}{→}$CO+3H₂知，生成（CO+H₂）体积是消耗甲烷体积的4倍，CO和氢气还原MoO₃制钼时，每个分子CO和H₂失去电子数相同，根据转移电子守恒计算生成Mo的质量．

解答 解：辉钼矿（主要成分是MoS₂）在空气中燃烧生成MoO₃和SO₂，二氧化硫属于酸性氧化物，能被碱液吸收，所以尾气含SO₂用浓氨水吸收，二氧化硫具有还原性，则同时通入氧气生成硫酸铵；MoO₃加浓氨水生成钼酸铵溶液，过滤除去杂质，在钼酸铵溶液中加足量盐酸，发生复分解反应生成钼酸和氯化铵，钼酸为难溶于水和酸的黄色晶体，过滤得到钼酸晶体高温分解生成MoO₃，在高温条件下用氢气还原得到金属钼，
（1）二氧化硫和一水合氨反应生成亚硫酸铵，离子反应方程式为2NH₃•H₂O+SO₂═2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O，故答案为：2NH₃•H₂O+SO₂═2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O；
（2）铵根离子检验方法为：取少量钼酸铵溶液于试管中，加入NaOH加热，在试管口放一张润湿的紫色石蕊试纸，若试纸变蓝，则证明钼酸铵溶液中含有铵根离子，
故答案为：取少量钼酸铵溶液于试管中，加入NaOH加热，在试管口放一张润湿的紫色石蕊试纸，若试纸变蓝，则证明钼酸铵溶液中含有铵根离子；
（3）如果在实验室模拟操作1和操作2，该操作为过滤，过滤时需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，
故答案为：烧杯、漏斗和玻璃棒；
（4）高温下，MoS₂和O₂发生氧化还原反应生成MoO₃和SO₂，反应方程式为2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，
故答案为：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂；
（5）根据CO₂+CH₄$\stackrel{高温}{→}$2CO+2H₂、CH₄+H₂O$\stackrel{高温}{→}$CO+3H₂知，生成（CO+H₂）体积是消耗甲烷体积的4倍，CO和氢气还原MoO₃制钼时，每个分子CO和H₂失去电子数相同，
含甲烷体积分数为80%的a L（标准状况）天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应，甲烷转化率为90%，则甲烷转化的物质的量=$\frac{aL×80%×90%}{22.4L/mol}$=0.0321amol，
则生成CO和氢气物质的量之和为0.1284amol，
根据转移电子守恒得生成Mo的质量=$\frac{0.1284amol×2}{6}$×96g/mol=4.11ag，
故答案为：4.11a g．

点评 本题考查物质分离和提纯，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，明确每一步发生的反应、操作方法是解本题关键，难点是（5）题计算，注意甲烷和氢气与CO关系，为易错点．