Question

12．鉬酸鈉晶體（Na₂MoO₄•2H₂O）是無公害型冷卻水系統(tǒng)的金屬緩蝕劑，由鉬精礦（主要成分是MoS₂，含少量PbS等）制備鉬酸鈉晶體的部分流程如圖：
（1）焙燒的過程中采用的是“逆流焙燒”的措施，則該措施的優(yōu)點(diǎn)是：增大鉬精礦與空氣接觸，使其充分反應(yīng)，提高原料的利用率．
（2）寫出焙燒時生成MoO₃的化學(xué)方程式為：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂．
（3）寫出“堿浸”反應(yīng)的離子方程式：MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑．
（4）堿浸液結(jié)晶前需加入Ba（OH）₂固體以除去SO₄^2-．當(dāng)BaMoO₄開始沉淀時，求SO₄^2-的去除率（寫出計算過程）．已知：堿浸液中c（MoO₄^2-）=0.40mol•L^-1，c（SO₄^2-）=0.040mol•L^-1，K_sp（BaSO₄）=1.0×10^-10、K_sp（BaMoO₄）=4.0×10^-8，加入Ba（OH）₂固體引起的溶液體積變化可忽略．
（5）下圖是碳鋼在3種不同介質(zhì)中的腐蝕速率實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
①碳鋼在鹽酸和硫酸中腐蝕速率隨酸的濃度變化有明顯差異，其原因可能是Cl^-有利于碳鋼的腐蝕，SO₄^2-不利于碳鋼的腐蝕，使得鋼鐵在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸；或（硫酸隨著濃度的增大，氧比性增強(qiáng)，會使鋼鐵鈍化，腐蝕速率減慢）．
②空氣中鉬酸鹽對碳鋼的緩蝕原理是在鋼鐵表面形成FeMoO₄～Fe₂O₃保護(hù)膜．密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的碳鋼管道緩蝕，除需加入鉬酸鹽外還需加入NaNO₂，則NaNO₂的作用是替代空氣中氧氣起氧化劑作用．

Answer 1

分析 灼燒鉬精礦，MoS₂燃燒，反應(yīng)方程式為2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，堿性條件下，MoO₃和Na₂CO₃溶液反應(yīng)，反應(yīng)方程式為MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑，然后向溶液中加入沉淀劑除去重金屬離子，溶液中的溶質(zhì)為Na₂MoO₄，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，然后重結(jié)晶得到Na₂MoO₄.2H₂O，
（1）反應(yīng)物接觸時間越長，反應(yīng)越充分；
（2）焙燒時MoS₂發(fā)生氧化反應(yīng)生成MoO₃；
（3）堿性條件下，MoO₃和Na₂CO₃溶液反應(yīng)生成二氧化碳和鉬酸鈉；
（4）根據(jù)據(jù)鉬酸鋇和硫酸鋇的溶度積計算出溶液中硫酸根離子的濃度，再計算出SO₄^2-的去除率；
（5）①根據(jù)圖片知，如果相同濃度時，硫酸中氫離子濃度大于HCl中，但鹽酸腐蝕速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硫酸腐蝕速率，說明氯離子影響腐蝕速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硫酸根離子影響腐蝕速率；
②NaNO₂具有氧化性．

解答 解：灼燒鉬精礦，MoS₂燃燒，反應(yīng)方程式為2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，堿性條件下，MoO₃和Na₂CO₃溶液反應(yīng)，反應(yīng)方程式為MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑，然后向溶液中加入沉淀劑除去重金屬離子，溶液中的溶質(zhì)為Na₂MoO₄，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，然后重結(jié)晶得到Na₂MoO₄.2H₂O，
（1）反應(yīng)物接觸時間越長，反應(yīng)越充分，焙燒的過程中采用的是“逆流焙燒”的措施，該措施優(yōu)點(diǎn)是增大鉬精礦與空氣接觸，使其充分反應(yīng)，提高原料的利用率，
故答案為：增大鉬精礦與空氣接觸，使其充分反應(yīng)，提高原料的利用率；
（2）焙燒時MoS₂發(fā)生氧化反應(yīng)生成MoO₃同時生成二氧化硫，反應(yīng)方程式為2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，
故答案為：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂；
（3）堿性條件下，MoO₃和Na₂CO₃溶液反應(yīng)生成二氧化碳和鉬酸鈉，離子方程式為MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑，
故答案為：MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑；
（4）當(dāng)BaMoO₄開始沉淀時，c（Ba²⁺）=$\frac{{K}_{sp}（BaMo{O}_{4}）}{c（Mo{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{4.0×1{0}^{-8}}{0.40}$mol/L=1.0×10^-7mol•L^-1，
此時c（SO₄^2-）=$\frac{1.0×1{0}^{-10}}{1.0×1{0}^{-7}}$mol/L=1.0×10^-3mol•L^-1，
SO₄^2-的去除率=$\frac{0.040-1.0×1{0}^{-3}}{0.040}$×100%=97.5%，
答：硫酸根離子的去除率為97.5%；
（5）①根據(jù)圖片知，如果相同濃度時，硫酸中氫離子濃度大于HCl中，但鹽酸腐蝕速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硫酸腐蝕速率，說明Cl^-有利于碳鋼的腐蝕，SO₄^2-不利于碳鋼的腐蝕，使得鋼鐵在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸；或（硫酸隨著濃度的增大，氧比性增強(qiáng)，會使鋼鐵鈍化，腐蝕速率減慢 ），
故答案為：Cl^-有利于碳鋼的腐蝕，SO₄^2-不利于碳鋼的腐蝕，使得鋼鐵在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸；或（硫酸隨著濃度的增大，氧比性增強(qiáng)，會使鋼鐵鈍化，腐蝕速率減慢 ）；
②NaNO₂具有氧化性，能代替空氣中氧氣起到氧化劑作用，從而導(dǎo)致碳鋼管道緩蝕，
故答案為：替代空氣中氧氣起氧化劑作用．

點(diǎn)評 本題考查混合物的分離和提純，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查流程圖中操作過程、物質(zhì)性質(zhì)、圖象分析等，明確操作基本原理及物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，同時考查學(xué)生分析判斷及知識綜合應(yīng)用能力，難點(diǎn)是溶度積常數(shù)的有關(guān)計算，題目難度中等．