Question

2．钼（Mo）是一种重要的过渡金属元素，常见化合价为+6、+5、+4．由钼精矿（主要成分是MoS₂）可制备单质钼和钼酸钠晶体（Na₂MoO₄．2H₂O），部分流程如图1：

（1）MoS₂焙烧时反应的化学方程式为2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂；钼冶炼厂对大气产生污染的主要物质是SO₂（填化学式），其对环境的主要危害是形成酸雨．
（2）操作l中，加入碳酸钠溶液充分反应后，碱浸液中c（MoO₄^2-）=0.80mol•L^-1，c（SO₄^2-）=0.04mol•L^-1，在结晶前需加入Ba（OH）₂固体以除去溶液中的SO₄^2-．当BaMoO₄开始沉淀时，SO₄^2-的去除率是94.5%．[K_SP（BaSO₄）=1.1×10^-10、酶（BaMoO₄）=4.0×10^-8，溶液体积变化可忽略．
（3）焙烧钼精矿所用的装置是多层焙烧炉，图2为各炉层固体物料的物质的量的百分组成．
①图象中纵坐标x=64．
②焙烧炉中也会发生MoS₂与MoO₃反应生成MoO₂和SO₂的反应，该反应的化学方程式为MoS₂+6MoO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$7MoO₂+2SO₂．若该反应转移6mol电子，则消耗的氧化剂的化学式及物质的量为MoO₃、3mol．
（4）钼电池未来有可能代替锂电池，成为动力电池的霸主．镁钼蓄电池的总反应为：xMg+Mo₃S₄$?_{放电}^{充电}$Mg_xMo₃S₄，则该电池充电时的阳极反应是Mg_xMo₃S₄-2xe^-=Mo₃S₄+xMg²⁺或MoS₄^2x--2xe^-=Mo₃S₄．

Answer 1

分析 灼烧钼精矿，MoS₂燃烧，反应方程式为2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，碱性条件下，MoO₃和Na₂CO₃溶液反应，反应方程式为MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑，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Na₂MoO₄.2H₂O，Na₂MoO₄与足量盐酸反应生成钼酸，高温灼烧钼酸生成MoO₃，氢气还原MoO₃得到Mo，
（1）焙烧时MoS₂发生氧化反应生成MoO₃；生成的二氧化硫形成酸雨危害环境；
（2）根据据钼酸钡和硫酸钡的溶度积计算出溶液中硫酸根离子的浓度，再计算出SO₄^2-的去除率；
（3）①根据元素守恒分析；
②MoS₂与MoO₃反应生成MoO₂和SO₂的反应，根据质量守恒和电子转移分析可得；
（4）充电时阳极发生氧化反应．

解答 解：（1）焙烧时MoS₂发生氧化反应生成MoO₃同时生成二氧化硫：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂；其中SO₂形成酸雨危害环境；
故答案为：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂；SO₂；形成酸雨；
（2）c（MoO₄^2-）=0.80mol•L^-1，c（SO₄^2-）=0.04mol•L^-1，当BaMoO₄开始沉淀时，c（Ba²⁺）=$\frac{Ksp（BaMo{O}_{4}）}{c（Mo{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{4.0×1{0}^{-8}}{0.80}$mol/L=5.0×10^-8mol•L^-1，
此时c（SO₄^2-）=$\frac{1.1×1{0}^{-10}}{5.0×1{0}^{-8}}$mol/L=2.2×10^-3mol•L^-1，
SO₄^2-的去除率=$\frac{0.040-2.2×1{0}^{-3}}{0.040}$×100%=94.5%；
故答案为：94.5%；
（3）①由图2可知，6层中存在的固体物质分别为MoS₂、MoO₃、MoO₂，图象分析MoS₂、MoO₃的物质的量百分比均为18%，根据Mo元素守恒，则MoO₂ 的物质的量百分比为64%，则x为64；
故答案为：64；
②MoS₂与MoO₃反应生成MoO₂和SO₂，反应为：MoS₂+6MoO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$7MoO₂+2SO₂，其中MoS₂中Mo元素化合价不变，S元素由-4升高到+4价，被氧化，MoO₃中Mo元素化合价由+6价降低到+4价，作氧化剂，6mol氧化剂MoO₃反应转移电子12mol，故若该反应转移6mol电子，消耗的MoO₃3mol；
故答案为：MoS₂+6MoO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$7MoO₂+2SO₂；MoO₃；3；
（4）充电时，阳极失去电子发生氧化反应，故反应式为：Mg_xMo₃S₄-2xe^-=Mo₃S₄+xMg²⁺或MoS₄^2x--2xe^-=Mo₃S₄；
故答案为：Mg_xMo₃S₄-2xe^-=Mo₃S₄+xMg²⁺或MoS₄^2x--2xe^-=Mo₃S₄．

点评 本题考查混合物的分离和提纯，为高频考点，侧重考查流程图中操作过程、物质性质、图象分析、电化学原理等，明确操作基本原理及物质的性质是解本题关键，同时考查学生分析判断及知识综合应用能力，难点是溶度积常数的有关计算，题目难度中等．