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【题目】二硫化钼(MoS2, 其中Mo的化合价为+4)被誉为“固体润滑剂之王”,利用低品质的辉钼矿(含MoS2、SiO2 以及CuFeS2等杂质)制备高纯二硫化钼的一种生产工艺如下:

回答下列问题:

(1)“酸浸”中加入氢氟酸是为了除去杂质SiO2,该反应的化学方程式为___________。

(2)在“氧化焙烧”过程中主要是将MoS2转化为MoO3,在该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。

(3)若氧化焙烧产物产生烧结现象,在“氨浸”前还需进行粉碎处理,其目的是_________,“氨浸”后生成( NH4)2 MoO4反应的化学方程式为___________。

(4)向“氨浸”后的滤液中加入Na2S后,钼酸铵转化为硫代钼酸铵[(NH4)2MoS4],加入盐酸后,(NH4)2 MoS4与盐酸反应生成MoS3沉淀,沉淀反应的离子方程式为_________________。

(5)高纯MoS2中仍然会存在极微量的非整比晶体MoS2.8等杂质,在该杂质中为保持电中性,Mo元素有+4、+6两种价态,则MoS2中Mo4+所占Mo元素的物质的量分数为__________。

(6)钼酸钠晶体( Na2 MoO4 2H2O)是一种无公害型冷却水系统金属缓蚀剂,可以由MoS2制备。在制备过程中需加入Ba(OH)2固体除去SO42-,若溶液中c(MoO42-)=0.4 mol/L,c(SO42-)=0. 05 mol/L,常温下,当BaMoO4即将开始沉淀时,SO42-的去除率为____________ [忽略溶液体积变化。已知:259℃,Ksp( BaMoO4)=4.0×10-8 , Ksp(BaSO4)=1.1×10-10]。

【答案】SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 7:2 增大反应物的接触面积,提高浸出速率 MoO3+2NH3H2O=(NH4)2MoO4+H2O MoS42-+2H+=MoS3↓+H2S↑ 1:5 97.8%

【解析】

(1)SiO2与HF反应产生SiF4、H2O;

(2)高温焙烧,MoS2与O2反应产生MoO3和SO2,结合电子守恒、原子守恒书写反应方程式,然后根据氧化还原反应规律判断物质的作用及反应时物质的量关系;

(3)“氧化培烧”进行“氨浸”前需对焙烧物进行粉碎,目的是增大反应物的接触面积,使反应充分,提高浸出速率;氨浸后生成(NH4)2MoO4同时产生水,该反应的化学方程式是MoO3+2NH3H2O=(NH4)2MoO4+H2O;

(4)(NH4)2MoS4与盐酸反应得到MoS3沉淀和H2S气体;

(5)设在1mol的MoS2.8中Mo4+与Mo6+的物质的量分别是x和y,根据质量守恒和化合物化合价为0列式可得;

(6)根据Ksp( BaMoO4)=4.0×10-8及c(MoO42-)=0.4 mol/L计算形成BaMoO4沉淀时溶液中c(Ba2+),再结合Ksp(BaSO4)=1.1×10-10计算溶液中c(SO42-),最后根据去除率含义计算SO42-的去除率;

(1) 杂质SiO2与氢氟酸反应产生SiF4、H2O,反应方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O;

(2)高温焙烧,MoS2与O2反应产生MoO3和SO2,反应方程式为:2MoS2+7O22MoO3+4SO2,在该反应中Mo、S元素化合价升高,失去电子,所以MoS2作还原剂,O元素化合价降低,获得电子,被还原,O2作氧化剂,则在该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为7:2;

(3)“氧化培烧”进行“氨浸”前需对焙烧物进行粉碎,目的是增大反应物的接触面积,使反应充分,提高浸出速率;氨浸后生成(NH4)2MoO4和H2O,该反应的化学方程式是

MoO3+2NH3H2O=(NH4)2MoO4+H2O;

(4)(NH4)2MoS4在溶液中应该电离出NH4+和MoS42-,MoS42-在酸性环境下生成MoS3沉淀,另外的生成物只能是H2S气体,所以离子方程式为:MoS42-+2H+=MoS3↓+H2S↑;

(5)设在1mol的MoS2.8中Mo4+与Mo6+的物质的量分别是x和y,则x+y=1,根据化合价代数之和为0,则有4x+6y=2.8×2,解得x=0.2,y=0.8,所以该杂质中Mo4+与Mo6+的物质的量之比=0.2:(0.2+0.8)=1:5;

(6)当BaMoO4即将开始沉淀时,溶液中c(Ba2+)==1.0×10-7mol/L,由于Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,则此时溶液中SO42-的浓度为c(SO42-)=mol/L=1.1×10-3mol/L,所以SO42-的去除率为×100%=97.8%。

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