Question

【題目】二硫化鉬(MoS2)被譽(yù)為“固體潤滑劑之王”，利用低品質(zhì)的輝鉬礦(含MoS2、SiO2以及 CuFeS2等雜質(zhì))制備高純二硫化鉬的一種生產(chǎn)工藝如圖：

回答下列問題：

(1)(NH4)2MoO4中Mo的化合價(jià)為_____。

(2)“聯(lián)合浸出”中HF除去的雜質(zhì)化學(xué)式為_____，“焙燒”時(shí)MoS2轉(zhuǎn)化為MoO3的化學(xué)方程式為_____。

(3)“轉(zhuǎn)化”中加入Na2S后，(NH4)2MoO4轉(zhuǎn)化為(NH4)2MoS4，寫出(NH4)2MoS4與鹽酸生成MoS3的離子方程式_____。

(4)由圖分析產(chǎn)生MoS3沉淀的流程中應(yīng)選擇的最優(yōu)溫度和時(shí)間是_____，利用化學(xué)平衡原理分析低于或高于最優(yōu)溫度時(shí)，MoS3的產(chǎn)率均下降的原因_____。

(5)高純MoS2中存在極微量非整比晶體雜質(zhì)MoS2.8，則該雜質(zhì)中Mo4+與Mo6+的物質(zhì)的量之比為_____。

(6)已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8，不純的 Na2MoO4溶液中若含少量可溶性硫酸鹽雜質(zhì)，可加入Ba(OH)2固體除去SO42-(溶液體積變化忽略)，則當(dāng)SO42-完全沉淀時(shí)，溶液中c(MoO42-)<_____mol/L(保留2位有效數(shù)字)

Answer 1

【答案】+6 SiO2 2MoS2+7O22MoO3+4SO2 MoS42-+2H+=MoS3↓+H2S↑ 40 ℃、30 min 溫度太低不利于H2S 逸出；溫度太高，鹽酸揮發(fā)，溶液c(H+)下降，都不利于反應(yīng)正向進(jìn)行 1∶4 3.6×10-3

【解析】

制備高純二硫化鉬的流程為：輝鉬礦(含MoS2、SiO2以及CuFeS2等雜質(zhì))用鹽酸、氫氟酸酸浸，除去CuFeS2、SiO2雜質(zhì)，得到粗MoS2，將粗MoS2洗滌、干燥、氧化焙燒得到MoO3；再將MoO3氨浸得到(NH4)2MoO4；加入Na2S后，鉬酸銨轉(zhuǎn)化為硫代鉬酸銨[(NH4)2MoS4]，再加入鹽酸，(NH4)2MoS4與鹽酸生成MoS3沉淀：MoS42-+2H+=MoS3↓+H2S↑，最后通過干燥、研磨，在氫氣、Ar環(huán)境下高溫獲得高純的二硫化鉬MoS2。

(1)化學(xué)式中(NH4)2MoO4中，NH4+帶一個(gè)單位正電荷，O元素為-2價(jià)，則Mo的化合價(jià)為+6價(jià)；

(2)氫氟酸可以與二氧化硅反應(yīng)得到四氟化硅氣體，從而除去SiO2雜質(zhì)；焙燒過程中鉬精礦發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2MoS2+7O22MoO3+4SO2；

(3)(NH4)2MoS4在溶液中電離出NH4+和MoS42-，MoS42-與鹽酸電離產(chǎn)生的H+作用生成MoS3，則另外的生成物是H2S氣體，反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：MoS42-+2H+=MoS3↓+H2S↑；

(4)由圖象得到40℃的產(chǎn)率最高，30分鐘以后產(chǎn)率不再變化，所以產(chǎn)生MoS3沉淀選擇d 最優(yōu)條件是40℃，30min；溫度太低，反應(yīng)MoS42-+2H+=MoS3↓+H2S↑產(chǎn)生的H2S氣體不易逸出，不利于生成MoS3；若溫度太高，鹽酸揮發(fā)，導(dǎo)致溶液c(H+)下降，也不利于生成MoS3，所以最優(yōu)溫度為40℃；

(5)設(shè)在1 mol的MoS2.8中Mo4+與Mo6+的物質(zhì)的量分別是x和y，則x+y=1，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)之和為0，則有4x+6y=2.8×2，解得x=0.2，y=0.8，所以該雜質(zhì)中Mo4+與Mo6+的物質(zhì)的量之比為0.2：0.8=1：4；

(6)已知：Ksp(BaSO4)=1.1×10-10< Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8，所以先沉淀的是BaSO4，則當(dāng)BaMoO4開始沉淀時(shí)，BaSO4已經(jīng)沉淀完全，所以溶液對(duì)于兩種沉淀來說都是飽和的，其中的離子濃度都符合沉淀的Ksp表達(dá)式：=360=3.6×102，則當(dāng)SO42-完全沉淀時(shí)，溶液中c(SO42-)<1×10-5 mol/L，c(MoO42-)<3.6×102×1×10-5 mol/L=3.6×10-3 mol/L。