Question

13．钼酸钠（Na₂MoO₄）具有广泛的用途．可做新型水处理荆、优良的金属缓蚀剂及可用于局部过热的循环水系统；Al（OH）₃工业和医药上都具有重要用途．现从某废钼催化剂（主要成分MoO₃、Al₂O₃、Fe₂O₃等）中回收Na₂MoO₄和Al（OH）₃，其工艺如图：

回答下列问题：
（1）已知MoO₃、Al₂O₃与SiO₂相似，均能在高温下跟Na₂CO₃发生类似反应，试写出MoO₃与Na₂CO₃反应的化学方程式：MoO₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂MoO₄+CO₂↑．
（2）第②步操作所后的滤液中，溶质有Na₂MoO₄、NaAlO₂和过量的Na₂CO₃；检验第②步操作所得滤渣中含有三价铁的方法是取少量滤渣洗涤液于试管中滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，则证明含三价铁．
（3）第③步操作H₂SO₄需要适量，通常是通过测溶液的pH来调控H₂SO₄的用量；与Na₂SO₄相比，Na₂MoO₄的溶解度受温度的影响变化较小（填“较大”或“较小”）．
（4）利用铝热反应可回收金属钼．将所得钼酸钠溶液用酸处理得到沉淀，再加热可得MoO₃．写出MoO₃发生铝热反应的化学方程式：4Al+2MoO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Mo+2Al₂O₃．
（5）取废钼催化剂5.00g，加入5.30gNa₂CO₃（足量），经上述实验操作后，最终得到2.34g　Al（OH）₃和6.39gNa₂SO₄晶体，则废钼催化剂中Al₂O₃、MoO₃的物质的量的比值为3：1．

Answer 1

分析 MoO₃、Al₂O₃与Na₂CO₃的反应和SiO₂与Na₂CO₃的反应相似，加入碳酸钠焙烧时可生成Na₂MoO₄和NaAlO₂，加入水溶解后出去杂质，加入硫酸浸泡，可生成氢氧化铝沉淀，过滤后滤液中存在硫酸钠和Na₂MoO₄，二者溶解度不同，经蒸发结晶可得到Na₂SO₄晶体和Na₂MoO₄，
（1）加入碳酸钠焙烧时可生成Na₂MoO₄和NaAlO₂，MoO₃与Na₂CO₃反应生成Na₂MoO₄和二氧化碳；
（2）高温条件下，氧化铝和碳酸钠反应生成NaAlO₂，检验第②步操作所得滤渣中含有三价铁是利用铁离子结合硫氰酸钾溶液中硫氰酸根离子形成血红色溶液设计实验检验；
（3）溶液中加入硫酸适量避免氢氧化铝溶解，一般利用测定溶液PH控制，转化关系分析可知④蒸发结晶得到硫酸钠晶体和Na₂MoO₄溶液，说明硫酸钠溶解度随温度变化大；
（4）MoO₃发生铝热铝反应，高温下和铝反应生成钼和氧化铝；
（5）加入稀硫酸后，滤渣为Al（OH）₃，滤液中含有Na₂SO₄和Na₂MoO₄，已知：n（Na₂CO₃）=$\frac{5.30g}{106g/mol}$=0.05mol，n（Na₂SO₄）=$\frac{6.39g}{142g/mol}$=0.045mol，则Na₂MoO₄，由Na守恒可知n（Na₂MoO₄）=0.005mol，据此算出MoO₃的物质的量为0.005mol，2.34g　Al（OH）₃的物质的量为$\frac{2.34g}{78g/mol}$=0.03mol，据此算出Al₂O₃的物质的量为0.015mol，然后可确定它们的比值．

解答 解：（1）MoO₃、Al₂O₃与Na₂CO₃的反应和SiO₂与Na₂CO₃的反应相似，加入碳酸钠焙烧时可生成Na₂MoO₄和NaAlO₂，MoO₃与Na₂CO₃反应的化学方程式为MoO₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂MoO₄+CO₂↑，
故答案为：MoO₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂MoO₄+CO₂↑；
（2）高温条件下，氧化铝和碳酸钠反应生成NaAlO₂，滤液中含有焙烧后生成Na₂MoO₄、NaAlO₂以及过量的Na₂CO₃，检验第②步操作所得滤渣中含有三价铁，取少量滤渣洗涤液于试管中滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，则证明含三价铁，
故答案为：NaAlO₂；取少量滤渣洗涤液于试管中滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，则证明含三价铁；
（3）第③步操作H₂SO₄需要适量，避免氢氧化铝溶解，通常是通过测溶液的pH来调控H₂SO₄的用量，转化关系中④蒸发结晶溶液得到硫酸钠晶体和Na₂MoO₄溶液，与Na₂SO₄相比，Na₂MoO₄的溶解度受温度的影响变化较小，硫酸钠溶解度收温度影响大，先析出晶体，
故答案为：测溶液的pH；较小；
（4）MoO₃发生铝热铝反应，高温下和铝反应生成钼和氧化铝，反应的化学方程式为：4Al+2MoO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Mo+2Al₂O₃，
故答案为：4Al+2MoO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Mo+2Al₂O₃；
（5）加入稀硫酸后，滤渣为Al（OH）₃，滤液中含有Na₂SO₄和Na₂MoO₄，已知：n（Na₂CO₃）=$\frac{5.30g}{106g/mol}$=0.05mol，n（Na₂SO₄）=$\frac{6.39g}{142g/mol}$=0.045mol，则Na₂MoO₄，由Na守恒可知n（Na₂MoO₄）=0.005mol，据此算出MoO₃的物质的量为0.005mol，2.34g　Al（OH）₃的物质的量为$\frac{2.34g}{78g/mol}$=0.03mol，据此算出Al₂O₃的物质的量为0.015mol，所以Al₂O₃、MoO₃的物质的量的比值为0.015mol：0.005mol=3：1，
故答案为：3：1．

点评 本题考查物质的分离、提纯，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注意把握实验的原理和物质的性质，为解答该题的关键，难度中等．