Question

7．鉬是一種過渡金屬元素，通常用作合金及不銹鋼的添加劑，這種元素可增強(qiáng)合金的強(qiáng)度、硬度、可焊性及韌性，還可增強(qiáng)其耐高溫及耐腐蝕性能．如圖是化工生產(chǎn)中制備金屬鉬的主要流程圖．

（1）反應(yīng)①的尾氣可以用NH₃•H₂O溶液吸收合成肥料，寫出反應(yīng)的離子方程式2NH₃•H₂O+SO₂═2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O．
（2）鉬酸銨溶液中的主要陽離子的檢驗(yàn)方法：取少量鉬酸銨溶液于試管中，加入NaOH加熱，在試管口放一張潤濕的紫色石蕊試紙，若試紙變藍(lán)，則證明鉬酸銨溶液中含有銨根離子．
（3）如果在實(shí)驗(yàn)室模擬操作1和操作2，則需要使用的主要玻璃儀器有燒杯、漏斗和玻璃棒．
（4）寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂．
（5）工業(yè)上制備還原性氣體CO和H₂的反應(yīng)原理為CO₂+CH₄$\stackrel{高溫}{→}$2CO+2H₂，CH₄+H₂O$\stackrel{高溫}{→}$CO+3H₂．含甲烷體積分?jǐn)?shù)為80%的a L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）天然氣與足量二氧化碳和水蒸氣的混合物在高溫下反應(yīng)，甲烷轉(zhuǎn)化率為90%，用產(chǎn)生的還原性氣體（CO和H₂）還原MoO₃制鉬，理論上能生產(chǎn)鉬的質(zhì)量為4.11ag．

Answer 1

分析 輝鉬礦（主要成分是MoS₂）在空氣中燃燒生成MoO₃和SO₂，二氧化硫?qū)儆谒嵝匝趸�物，能被堿液吸收，所以尾氣含SO₂用濃氨水吸收，二氧化硫具有還原性，則同時(shí)通入氧氣生成硫酸銨；MoO₃加濃氨水生成鉬酸銨溶液，過濾除去雜質(zhì)，在鉬酸銨溶液中加足量鹽酸，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成鉬酸和氯化銨，鉬酸為難溶于水和酸的黃色晶體，過濾得到鉬酸晶體高溫分解生成MoO₃，在高溫條件下用氫氣還原得到金屬鉬，
（1）二氧化硫和一水合氨反應(yīng)生成亞硫酸銨；
（2）銨根離子檢驗(yàn)方法為：取少量鉬酸銨溶液于試管中，加入NaOH加熱，在試管口放一張潤濕的紫色石蕊試紙，若試紙變藍(lán)，則證明鉬酸銨溶液中含有銨根離子；
（3）如果在實(shí)驗(yàn)室模擬操作1和操作2，該操作為過濾，根據(jù)儀器的用途選取儀器；
（4）高溫下，MoS₂和O₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成MoO₃和SO₂；
（5）根據(jù)CO₂+CH₄$\stackrel{高溫}{→}$2CO+2H₂、CH₄+H₂O$\stackrel{高溫}{→}$CO+3H₂知，生成（CO+H₂）體積是消耗甲烷體積的4倍，CO和氫氣還原MoO₃制鉬時(shí)，每個(gè)分子CO和H₂失去電子數(shù)相同，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算生成Mo的質(zhì)量．

解答 解：輝鉬礦（主要成分是MoS₂）在空氣中燃燒生成MoO₃和SO₂，二氧化硫?qū)儆谒嵝匝趸�物，能被堿液吸收，所以尾氣含SO₂用濃氨水吸收，二氧化硫具有還原性，則同時(shí)通入氧氣生成硫酸銨；MoO₃加濃氨水生成鉬酸銨溶液，過濾除去雜質(zhì)，在鉬酸銨溶液中加足量鹽酸，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成鉬酸和氯化銨，鉬酸為難溶于水和酸的黃色晶體，過濾得到鉬酸晶體高溫分解生成MoO₃，在高溫條件下用氫氣還原得到金屬鉬，
（1）二氧化硫和一水合氨反應(yīng)生成亞硫酸銨，離子反應(yīng)方程式為2NH₃•H₂O+SO₂═2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O，故答案為：2NH₃•H₂O+SO₂═2NH₄⁺+SO₃^2-+H₂O；
（2）銨根離子檢驗(yàn)方法為：取少量鉬酸銨溶液于試管中，加入NaOH加熱，在試管口放一張潤濕的紫色石蕊試紙，若試紙變藍(lán)，則證明鉬酸銨溶液中含有銨根離子，
故答案為：取少量鉬酸銨溶液于試管中，加入NaOH加熱，在試管口放一張潤濕的紫色石蕊試紙，若試紙變藍(lán)，則證明鉬酸銨溶液中含有銨根離子；
（3）如果在實(shí)驗(yàn)室模擬操作1和操作2，該操作為過濾，過濾時(shí)需要的玻璃儀器有燒杯、漏斗和玻璃棒，
故答案為：燒杯、漏斗和玻璃棒；
（4）高溫下，MoS₂和O₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成MoO₃和SO₂，反應(yīng)方程式為2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，
故答案為：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂；
（5）根據(jù)CO₂+CH₄$\stackrel{高溫}{→}$2CO+2H₂、CH₄+H₂O$\stackrel{高溫}{→}$CO+3H₂知，生成（CO+H₂）體積是消耗甲烷體積的4倍，CO和氫氣還原MoO₃制鉬時(shí)，每個(gè)分子CO和H₂失去電子數(shù)相同，
含甲烷體積分?jǐn)?shù)為80%的a L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）天然氣與足量二氧化碳和水蒸氣的混合物在高溫下反應(yīng)，甲烷轉(zhuǎn)化率為90%，則甲烷轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量=$\frac{aL×80%×90%}{22.4L/mol}$=0.0321amol，
則生成CO和氫氣物質(zhì)的量之和為0.1284amol，
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得生成Mo的質(zhì)量=$\frac{0.1284amol×2}{6}$×96g/mol=4.11ag，
故答案為：4.11a g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，明確每一步發(fā)生的反應(yīng)、操作方法是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是（5）題計(jì)算，注意甲烷和氫氣與CO關(guān)系，為易錯(cuò)點(diǎn)．