题目内容

19．利用镍钼矿（主要含有MoS2、NiS2、NiS、FeS2、SiO2和C）中含有的碳作还原剂，进行选择性还原熔炼，可以提取镍铁合金，同时得到钼酸钠晶体（Na2MoO4•2H2O），其主要流程如图：

（1）选择性还原熔炼的优点之一是将S元素转化为Na2S，避免了污染性气体SO2的产生．检验炉气中是否含有SO2的方法为将炉气通入品红中，若品红褪色，加热后又恢复红色，证明炉气中有SO2，若品红不褪色，择炉气中不含有SO2
（2）还原熔炼时，FeS2发生的反应为3FeS2+6Na2CO3+11C+8O2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+6Na2S+17CO2，该反应中氧化产物是，反应每转移11mol e-，生成铁的质量为42g．
（3）水浸液中通入适量CO2和空气，然后过滤，所得滤渣的主要成分为H2SiO3．
（4）知钼酸钠溶液中c（MoO42-）=0.4 0mol•L-1，c（CO32-）=0.10mol•L-1．由钼酸钠溶液制备钼酸钠晶体时，需加入Ba（OH）2固体以除去CO32-．当BaMoO4开始沉淀时，CO32-的去除率是90%[己知Ksp（BaCO3）=1×10-9、Ksp（BaMoO4）=4.0×10-8，忽略溶液的体积变化]
（5）钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂．常温下，碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如图：

①要使碳素钢的缓蚀效果最优，钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度比应1：1
②当硫酸的浓度大于90%时，腐蚀速率几乎为零，原因是常温下浓硫酸具有强氧化性，会使铁钝化
③随着盐酸和硫酸浓度的增大，碳素钢在盐酸中的腐蚀速率明显加快，其原因可能是，请设计实验证明上述结论：向上述硫酸溶液中加入少量氯化钠等可溶性氯化物，碳素钢的腐蚀速率明显加快．

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+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Na2MoO4.2H2O．
（1）用品红溶液检验二氧化硫，将气体通入品红中，品红褪色，加热后又恢复红色，证明有SO2；
（2）元素化合价升高，发生氧化反应，得到氧化产物；反应中只有C元素化合价升高，根据方程式计算氧气物质的量，再根据C元素化合价变化计算转移电子；
（3）SiO2是酸性氧化物，能与碱性溶液反应，水浸液中含SiO32-，通入二氧化碳，反应生成硅酸沉淀；
（4）根据钼酸呗和碳酸钡的溶度积计算出溶液中碳酸根离子的浓度，在再计算出SO42-的去除率；
（5））①根据图象分析，在缓蚀剂中碳钢的腐蚀速率速率最小，腐蚀效果最好，最好的腐蚀效果在中点处；
②浓硫酸有强氧化性，能使金属表面形成致密的氧化膜保护层；
③根据图示数据分析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的原因，碳钢在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸的腐蚀速度；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，据此设计实验方案．

解答 解：（1）用品红溶液检验二氧化硫，具体检验二氧化硫存在的方法为：将炉气通入品红中，若品红褪色，加热后又恢复红色，证明炉气中有SO2，若品红不褪色，择炉气中不含有SO2，
故答案为：将炉气通入品红中，若品红褪色，加热后又恢复红色，证明炉气中有SO2，若品红不褪色，择炉气中不含有SO2；
（2）3FeS2+6Na2CO3+11C+8O2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+6Na2S+17CO2，反应中化合价升高的元素为C元素化合价由0价升高为+4价，（11C→11CO2），化合价降低的元素为Fe、S、O元素，
Fe由+2价降低为0价，（（3FeS2→3Fe），S由-1价降低为-2价，（（3FeS2→6Na2S）0由0价降低为-2价，（8O2→17CO2），C元素化合价由0价升高为+4价，故CO2是氧化产物；反应中只有C元素化合价升高，每消耗11mol C时转移电子为44mol，生成铁3mol，反应每转移11mol e-，生成铁$\frac{3}{4}$mol，生成铁的质量为$\frac{3}{4}$mol×56g/mol=42g，
故答案为：CO2；42g；
（3）SiO2是酸性氧化物，能与碱性溶液反应，水浸液中含SiO32-，通入二氧化碳后发生反应为SiO32-+CO2+H2O=H2SiO3↓+CO32-，故所得到的沉淀为H2SiO3，
故答案为：H2SiO3；
（4）Ksp（BaMoO4）=4.0×10-8，钼酸钠溶液中c（MoO42-）=0.4 0mol•L-1，BaMoO4开始沉淀时，溶液中钡离子的浓度为：c（Ba2+）=$\frac{4.0×1{0}^{-8}}{0.4mol/L}$=1×10-7mol/L，Ksp（BaCO3）=1×10-9，溶液中碳酸根离子的浓度为：c（CO32-）=$\frac{1.0×1{0}^{-9}}{1..0×1{0}^{-7}}$mol/L=1.0×10-2mol/L，原溶液中c（CO32-）=0.10mol•L-1，碳酸根离子的去除率为：1-$\frac{1.0×1{0}^{-2}}{0.1}$×100%=1-10%≈90%，
故答案为：90%；
（5）①根据图示可知，当钼酸钠、月桂酸肌氨酸浓度相等时，腐蚀速率最小，腐蚀效果最好，即浓度比为1：1，
故答案为：1：1；
②当硫酸的浓度大于90%时，腐蚀速率几乎为零，原因是常温下浓硫酸具有强氧化性，会使铁钝化，起到防腐蚀作用，
故答案为：常温下浓硫酸具有强氧化性，会使铁钝化；
③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；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，设计实验证明上述结论可设计为：向上述硫酸溶液中加入少量氯化钠等可溶性氯化物，碳素钢的腐蚀速率明显加快，
故答案为：Cl-有利于碳钢的腐蚀，SO42-不利于碳钢的腐蚀；向上述硫酸溶液中加入少量氯化钠等可溶性氯化物，碳素钢的腐蚀速率明显加快．

点评 本题考查了制备钼酸钠晶体的方法，侧重考查分析和综合应用知识的能力，注意分析题中图示是解题关键，注意沉淀溶解平衡计算中离子浓度间的关系，为易错点，本题难度中等．

练习册系列答案
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