Question

16．鉬酸鈉晶體（Na₂MoO₄•2H₂O）是無(wú)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所示：

（1）Na₂MoO₄•2H₂O中鉬元素的化合價(jià)為+6；
（2）焙燒時(shí)為了使鉬精礦充分反應(yīng)，可采取的措施是將礦石粉碎（或增加空氣的進(jìn)入量或采用逆流原理等）（答出一條即可）；
（3）焙燒過(guò)程中鉬精礦發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為MoS₂+O₂$\stackrel{△}{→}$MoO₃+SO₂（未配平），該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是MoO₃、SO₂（填化學(xué)式）；當(dāng)生成1molSO₂時(shí)，該反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為7mol；焙燒中產(chǎn)生的SO₂怎樣變廢為寶工業(yè)制硫酸的原料氣（答出一條即可）；
（4）堿浸時(shí)，MoO₃與Na₂CO₃溶液反應(yīng)的離子方程式為MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑；
（5）重結(jié)晶得到的母液可以在下次重結(jié)晶時(shí)重復(fù)使用，但達(dá)到一定次數(shù)后必須凈化處理，原因使用多次后，母液中雜質(zhì)的濃度增大，重結(jié)晶時(shí)會(huì)析出雜質(zhì)，影響產(chǎn)品純度；
（6）過(guò)濾后的堿浸液結(jié)晶前需加入Ba（OH）₂固體以除去SO₄^2-，當(dāng)BaMoO₄開始沉淀時(shí)，
SO₄^2-的去除率為97.5%，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、則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]．

Answer 1

分析 灼燒鉬精礦，MoS₂燃燒，反應(yīng)方程式為2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，堿性條件下，MoO₃和Na₂CO₃溶液反應(yīng)，反應(yīng)方程式為MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑，然后向溶液中加入沉淀劑除去重金屬離子，溶液中的溶質(zhì)為Na₂MoO₄，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，然后重結(jié)晶得到Na₂MoO₄.2H₂O，
（1）根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零，結(jié)合鉬酸鈉（Na₂MoO₄•2H₂O）的化學(xué)式進(jìn)行解答本題；
（2）焙燒時(shí)為了使鉬精礦充分反應(yīng)可以把鉬精礦粉碎增大接觸面積、或增大空氣進(jìn)入量，反應(yīng)物接觸時(shí)間越長(zhǎng)，反應(yīng)越充分；
（3）焙燒過(guò)程中鉬精礦發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，元素化合價(jià)升高的失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)得到氧化產(chǎn)物，依據(jù)化學(xué)方程式定量關(guān)系計(jì)算電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量，二氧化硫可以催化氧化生成三氧化硫，溶于水生成硫酸；
（4）堿性條件下，MoO₃和Na₂CO₃溶液反應(yīng)生成二氧化碳和鉬酸鈉；
（5）使用的次數(shù)較多后，母液中雜質(zhì)的濃度增大，影響產(chǎn)品純度；
（6）根據(jù)鉬酸鋇和硫酸鋇的溶度積計(jì)算表示出溶液中硫酸根離子的濃度，再依據(jù)計(jì)算出SO₄^2-的去除率計(jì)算得到溶度積．

解答 解：（1）計(jì)算結(jié)晶水合物鉬鉬酸鈉中元素的化合價(jià)只計(jì)算Na₂MoO₄中鉬元素的化合價(jià)即可，鈉元素顯+1，氧元素顯-2，設(shè)鉬元素的化合價(jià)是x，根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零，可知鉬酸鈉（Na₂MoO₄•2H₂O）中鉬元素的化合價(jià)：（+1）×2+x+（-2）×4=0，則x=+6，
故答案為：+6； 
（2）反應(yīng)物接觸時(shí)間越長(zhǎng)，反應(yīng)越充分，焙燒的過(guò)程中采用“逆流焙燒”的措施、粉碎礦石或增加空氣通入量等，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：將礦石粉碎（或增加空氣的進(jìn)入量或采用逆流原理等）；
（3）焙燒過(guò)程中鉬精礦發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，元素化合價(jià)升高的失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)得到氧化產(chǎn)物，反應(yīng)中Mo元素化合價(jià)+2價(jià)變化為+6價(jià)，硫元素化合價(jià)-1價(jià)變化為+4價(jià)，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是MoO₃、SO₂，反應(yīng)中生成4mol二氧化硫電子轉(zhuǎn)移28mol，則生成1mol二氧化硫電子轉(zhuǎn)移為7mol，二氧化硫可以催化氧化生成三氧化硫，溶于水生成硫酸，焙燒中產(chǎn)生的SO₂在工業(yè)制硫酸中做原料氣變廢為寶，
故答案為：MoO₃、SO₂；7；工業(yè)制硫酸的原料氣；
（4）堿性條件下，MoO₃和Na₂CO₃溶液反應(yīng)生成二氧化碳和鉬酸鈉，離子方程式為MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑，
故答案為：MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑；
（5）由于使用的次數(shù)較多后，母液中雜質(zhì)的濃度增大，影響產(chǎn)品純度，所以進(jìn)行必須凈化處理，
故答案為：使用多次后，母液中雜質(zhì)的濃度增大，重結(jié)晶時(shí)會(huì)析出雜質(zhì)，影響產(chǎn)品純度；
（6）當(dāng)BaMoO₄開始沉淀時(shí)溶液中鋇離子濃度c（Ba²⁺）=$\frac{Ksp（BaMn{O}_{4}）}{c（Mn{{O}_{4}}^{-}）}$=$\frac{Ksp（BaMo{O}_{4}）}{0.4mol/L}$，
溶液中硫酸根離子濃度c（SO₄^2-）=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{c（B{a}^{2+}）}$，
SO₄^2-的去除率為97.5%，1-$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{c（B{a}^{2+}）}$=97.5%
1-$\frac{1.0×1{0}^{-10}}{\frac{Ksp（BaMo{O}_{4}）}{0.4mol/L}}$=97.5%
Ksp（BaMoO₄）=4.0×10^-8，
故答案為：4.0×10^-8．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用，主要是分離提純的方法、物質(zhì)性質(zhì)的分析應(yīng)用，溶度積常數(shù)的計(jì)算等知識(shí)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．