题目内容

【题目】钼(Mo)是一种过渡金属元素,通常用作合金及不锈钢的添加剂。钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂。工业上利用钼精矿(主要成分是MoS2,含少量的PbS等)制备钼酸钠晶体的主要流程如图所示:

(1)Na2MoO4·2H2O中钼元素的化合价是___________。结晶得到的是钼酸钠晶体的粗产品,要得到纯净的钼酸钠晶体,还需要进行的操作是___________(填名称)。

(2)焙烧过程中钼精矿发生的主要化学反应方程式为MoS2+O2-MoO3+SO2(未配平),该反应中氧化产物是___________。

(3)写出“碱浸”反应的离子方程式:_____。为了能提高该反应速率,可采取的措施有_____。

(4)碱浸液结晶前需加入Ba(OH)2固体以除去SO42-。当BaMoO4开始沉淀时,SO42-的去除率是____________%[已知:碱浸液中c(MoO42-)=0.40mol·L-1,c(SO42-)=0.04mol·L-1,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10、Ksp( BaMoO4)=4.0×10-8,加入Ba(OH)2固体引起的溶液体积变化可忽略。]

(5)如图是碳钢在盐酸、硫酸和钼酸钠-月桂酰肌氨酸缓释剂3种不同介质中腐蚀速率的实验结果:

①碳钢在盐酸和硫酸中腐蚀速率随酸的浓度变化有明显差异,其原因可能是___________。

②空气中缓释剂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缓释剂外还需加入NaNO2,NaNO2的作用是________。

【答案】+6价 重结晶 MoO3、SO2 MoO3 + CO32- = MoO42- + CO2↑ 将粗产品粉碎或适当升高温度 97.25 Cl-有利于碳钢的腐蚀,SO42-不利于碳钢的腐蚀,使的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,氧化性增强,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

【解析】

焙烧钼精矿,MoS2燃烧,反应方程式为MoS2 + O2MoO3 + SO2,碱性条件下,MoO3和Na2CO3溶液反应,反应离子方程式为MoO3 + CO32- = MoO42- + CO2↑,然后向溶液中加入沉淀剂除去重金属离子,溶液中的溶质为Na2MoO4,将溶液蒸发浓缩、冷却结晶,然后重结晶得到钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O),据此分析。

(1)Na2MoO42H2O中钠元素化合价+1价,氧元素化合价- 2价,2× (+1)+x+ (-2)×4=0,计算得到钼元素的化合价是+6价;结晶得到的钼酸钠晶体是粗产品,要得到纯净的钼酸钠晶体,下一步需要进行的操作是重结晶;

(2)MoS2 + O2MoO3 + SO2反应中氧元素化合价0价变化为-2价,硫元素化合价升高为+4价,钼元素化合价升高为+6价,元素化合价升高被氧化,该反应中氧化产物是MoO3、SO2;

(3) “碱浸”时加入Na2CO3溶液和MoO3反应生成二氧化碳和Na2MoO4,反应的离子方程式为:MoO3 + CO32- = MoO42- + CO2↑,能提高该反应速率的措施有:将粗产品粉碎增大接触面积能加快反应速率,适当增大碳酸钠溶液的浓度反应速率加快;适当升高温度加快反应速率;故答案为将粗产品粉碎或适当增大碳酸钠溶液的浓度或适当升高温度;

(4) Ksp( BaMoO4)=4.0×10-8,钼酸钠溶液中c(MoO42-)=0.40mol·L-1,BaMoO4开始沉淀时,溶液中钡离子的浓度为:c(Ba2+ )=1×10-7 mol/L,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,溶液中硫酸根离子的浓度为:c(SO42-)=,原溶液中c(SO42-)=0.04mol·L-1,硫酸根离子的去除率为:;

(5)①由图示数据可知,碳钢在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸的腐蚀速度,因此可能的原因有Cl-有利于碳钢的腐蚀,SO42-不利于碳钢的腐蚀,使的碳钢在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸;硫酸浓度增大变成浓硫酸后,发生了钝化现象,腐蚀速度很慢,故答案为: Cl-有利于碳钢的腐蚀,SO42-不利于碳钢的腐蚀(或硫酸溶液随着浓度的增大,氧化性增强,会使钢铁钝化,腐蚀速率减慢);

②NaNO2具有氧化性,能够在钢铁表面形成FeMoO4-Fe2O3保护膜,故答案为:替代空气中氧气起氧化剂作用。

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