Question

【題目】鉬酸鈉晶體(Na2MoO4·2H2O)是一種金屬腐蝕抑制劑。工業(yè)上利用鉬精礦(主要成分是不溶于水的MoS2)制備鉬酸鈉的兩種途徑如圖所示:

(1)途徑I堿浸時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為________________________________________。

(2)途徑II氧化時(shí)還有Na2SO4生成，則反應(yīng)的離子方程式為_____________________________。

(3)已知途徑I的鉬酸鈉溶液中c(MoO42-)=0.40 mol/L，c(CO32-)=0.10mol/L。由鉬酸鈉溶液制備鉬酸鈉晶體時(shí)，需加入Ba(OH)2固體以除去CO32-。當(dāng)BaMoO4開始沉淀時(shí)，CO32-的去除率是____________[已知Ksp(BaCO3)=1×10-9、Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8，忽略溶液的體積變化]。

(4)分析純的鉬酸鈉常用鉬酸銨[(NH4)2MoO4]和氫氧化鈉反應(yīng)來制取，若將該反應(yīng)產(chǎn)生的氣體與途徑I所產(chǎn)生的氣體一起通入水中，得到正鹽的化學(xué)式是__________________________。

(5)鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的混合液常作為碳素鋼的緩蝕劑。常溫下，碳素鋼在三種不同介質(zhì)中的腐蝕速率實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖:

①當(dāng)硫酸的濃度大于90%時(shí)，碳素鋼腐蝕速率幾乎為零，原因是________________________。

②若緩釋劑鉬酸鈉-月桂酸肌氨酸總濃度為300mg·L-1，則緩蝕效果最好時(shí)鉬酸鈉(M=206g/mol) 的物質(zhì)的量濃度為__________________(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

(6)二硫化鉬用作電池的正極材料時(shí)接受Li+的嵌入，鋰和二硫化鉬形成的二次電池的總反應(yīng)為:xLi+nMoS2Lix(MoS2)n。則電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)是:_____________________。

Answer 1

【答案】 MoO3+Na2CO3=Na2MoO4+CO2↑ MoS2+9ClO-+6OH-=MoO42-+9Cl-+2 SO42-+3H2O 90% (NH4)2CO3和(NH4)2SO3 常溫下濃硫酸會(huì)使鐵鈍化 7.28×10-4mol/L nMoS2+xLi++xe-=Lix(MoS2)n

【解析】利用鉬精礦(主要成分是MoS2)制備鉬酸鈉有兩種途徑：途徑Ⅰ是先在空氣中灼燒生成MnO3，同時(shí)得到對(duì)環(huán)境有污染的氣體SO2，然后再用純堿溶液溶解MnO3，即可得到鉬酸鈉溶液，最后結(jié)晶得到鉬酸鈉晶體；途徑Ⅱ是直接用NaClO溶液在堿性條件下氧化鉬精礦得到鉬酸鈉溶液，結(jié)晶后得到鉬酸鈉晶體。

（1）根據(jù)題給流程圖分析途徑I堿浸時(shí)，MoO3與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成二氧化碳和Na2MoO4，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MoO3+Na2CO3=Na2MoO4+CO2↑；

（2）途徑Ⅱ氧化時(shí)MoS2與次氯酸鈉、氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na2MoO4和硫酸鈉，利用化合價(jià)升降法結(jié)合原子守恒和電荷守恒配平，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MoS2+9ClO-+6OH-====MoO42-+9Cl-+3H2O；

（3）BaMoO4開始沉淀時(shí)，溶液中鋇離子的濃度為：c（Ba2+）= =1×10-7mol/L，溶液中碳酸根離子的濃度為：c（SO42-）= =1×10-2mol/L，所以碳酸根離子的去除率為：1=1-10%=90%；故CO32-的去除率是90%；

（4）鉬酸銨[(NH4)2MoO4]和氫氧化鈉反應(yīng)生成鉬酸鈉和氨氣，將氨氣與途徑I所產(chǎn)生的尾氣CO2、SO2一起通入水中，得到正鹽的化學(xué)式是(NH4)2CO3、(NH4)2SO3；

（5）①濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，常溫下能使鐵鈍化。故當(dāng)硫酸的濃度大于90%時(shí)，腐蝕速率幾乎為零；

②根據(jù)圖示可知，當(dāng)鉬酸鈉、月桂酸肌氨酸濃度相等時(shí)，腐蝕速率最小，緩蝕效果最好，
所以鉬酸鈉的濃度為：150mgL-1，1L溶液中含有的鉬酸鈉物質(zhì)的量為： ≈7.28×10-4mol，所以鉬酸鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為：7.28×l0-4molL-1，故答案為：7.28×l0-4molL-1；（6）根據(jù)鋰和二硫化鉬形成的二次電池的總反應(yīng)為：xLi+nMoS2Lix(MoS2)n，可知鋰是還原劑，在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式為：xLi-xe-=xLi+，是氧化劑在正極發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此書寫電池放電時(shí)的正極反應(yīng)式：正極反應(yīng)式為：nMoS2+xLi++xe-=Lix（MoS2）n。