Question

11．研究发现钼酸钠可减缓金属的腐蚀速率．工业上利用钼精矿（主要成分是不溶于水的MoS₂，含少量重金属化合物）制备钼酸钠晶体（ Na₂MoO₄•2H₂O）的途径如图所示：


回答下列问题：
Ⅰ．（1）下列标志中，应贴在保存NaClO容器上的是B．

（2）为了提高焙烧效率，除增大空气量外还可以采用的措施有充分粉碎矿石或逆流焙烧．
（3）途径①制备钼酸钠溶液，同时有SO₄^2-生成，该反应的离子方程式为MOS₂+9ClO^-+6OH^-=MoO₄^2-+9Cl^-+2SO₄^2-+3H₂O．
（4）重结晶得到的母液可以在下次重结晶时重复使用，但达到一定次数后必须净化处理，原因是母液中杂质的浓度增大，重结晶时会析出杂质，影响产品纯度．
（5）“结晶”前测得部分离子浓度c（MoO₄^2-）=0.40mol/L，c（SO₄^2-）=0.04mol/L，需加入Ba（OH）₂固体除去SO₄^2-．当BaMoO₄开始沉淀时，SO₄^2-的去除率为97.3%%．（保留三位有效数字）．
Ⅱ．（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Cl^-有利于碳钢的腐蚀，SO₄^2-不利于碳钢的腐蚀，使得钢铁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，氧比性增强，会使钢铁钝化，腐蚀速率减慢．
（2）若缓释剂钼酸钠-月桂酰肌氨酸总浓度为300mg•L^-1，则缓蚀效果最好时钼酸钠的物质的量浓度为7.28×l0^-4mol•L^-1（保留三位有效数字）．[已知：K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10、K_sp（BaMoO₄）=4.0×10^-8，加入 Ba（OH）₂固体引起溶液体积变化可忽略]．

Answer 1

分析 利用钼精矿（主要成分是MoS₂）制备钼酸钠有两种途径：途径①是直接用NaClO溶液在碱性条件下氧化钼精矿得到钼酸钠溶液，结晶后得到钼酸钠晶体；途径②是先在空气中灼烧生成MnO₃，同时得到对环境有污染的气体SO₂，然后再用纯碱溶液溶解MnO₃，即可得到钼酸钠溶液，最后结晶得到钼酸钠晶体，
Ⅰ、（1）NaClO是一种强氧化剂；
（2）通常可以增加空气的流通量、固体粉碎或逆流焙烧等措施来提高焙烧效率；
（3）途径①用NaClO在碱性条件下氧化MoO₃，得到钼酸钠和NaCl和水，同时有SO₄^2-生成，据此可写出离子反应方程式；
（4）使用的次数较多后，母液中杂质的浓度增大，影响产品纯度；
（5）根据钼酸呗和硫酸钡的溶度积计算出溶液中硫酸根离子的浓度，在再计算出SO₄^2-的去除率；
II、（1）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；
（2）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，即钼酸钠的浓度150mg•L^-1，据此计算出钼酸钠的物质的量浓度．

解答 解：I．（1）NaClO是一种强氧化剂，所以贴在装有NaClO容器上的是B，
故答案为：B；
（2）提高焙烧效率，除增大空气量外还可以采用的措施是充分粉碎或逆流焙烧，
故答案为：充分粉碎矿石或逆流焙烧；
（3）途径Ⅱ用NaClO在碱性条件下氧化MoO₃，发生反应的离子方程式为：MnS₂+9ClO^-+6OH^-=MoO₄^2-+9Cl^-+2SO₄^2-+3H₂O；
故答案为：MoS₂+9ClO^-+6OH^-=MoO₄^2-+9Cl^-+2SO₄^2-+3H₂O；
（4）由于母液中杂质的浓度增大，重结晶时会析出杂质，影响产品纯度，所以重结晶达到一定次数后必须净化处理，
故答案为：母液中杂质的浓度增大，重结晶时会析出杂质，影响产品纯度；
（5）BaMoO₄开始沉淀时，溶液中钡离子的浓度为：c（Ba²⁺）=$\frac{4.0×1{0}^{-8}}{0.40}$molL=1×10^-7mol/L，
溶液中硫酸根离子的浓度为：c（SO₄^2-）=$\frac{1.1×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-7}}$mol/L=1.1×10^-3mol/L，
硫酸根离子的去除率为：1-$\frac{1.1×1{0}^{-3}}{0.04}$×100%=1-2.75%≈97.3%；
故答案为：97.3%；
II．（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，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，SO₄^2-不利于碳钢的腐蚀，使得钢铁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，氧比性增强，会使钢铁钝化，腐蚀速率减慢；
（2）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，
所以钼酸钠的浓度为：150mg•L^-1，
1L溶液中含有的钼酸钠物质的量为：$\frac{150×1{0}^{-3}g}{206g/mol}$≈7.28×10^-4mol，
所以钼酸钠溶液的物质的量浓度为：7.28×l0^-4mol•L^-1；
故答案为：7.28×l0^-4mol•L^-1．

点评 本题通过制备钼酸钠晶体考查制备方案的设计，题目难度中等，注意分析题中图示是解题关键，最后一问有一定的难度，容易出错，需要合理应用题中数据，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．