Question

【題目】鉬酸鈉晶體(Na2MoO42H2O)是一種金屬腐蝕抑制劑。如圖是利用鉬精礦(主要成分是MoS2，含少量PbS等)為原料生產鉬酸鈉晶體的工藝流程圖。

(1) Na2MoO42H2O中鉬元素的化合價是_____；在焙燒爐中，空氣從爐底進入，礦石經粉碎后從爐頂進入，這樣處理的目的是_____

(2)“焙燒”時MoS2轉化為MoO3，寫出該反應的化學方程式：_____，反應中氧化產物是_____(填化學式)。

(3)“浸取”時含鉬化合物發生反應的離子方程式為___________；“結晶”前需向濾液中加入Ba(OH)2固體以除去CO32-。若濾液中c(MoO42-)= 0.40 mol L-1，c(CO32-)= 0.10 molL-1，當BaMoO4開始沉淀時，CO32-的去除率是_____% ［已知：Ksp(BaCO3)=1×10-9，Ksp(BaMoO4)=4.0×l0-8］。

(4)“分析純”的鉬酸鈉常用鉬酸銨［(NH4)2MoO4］和氫氧化鈉反應來制取，若將該反應產生的氣體與流程中所產生的氣體一起通入水中，得到正鹽的化學式為_____。

(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中的腐蝕速率實驗結果如圖所示：

①要使碳素鋼的緩蝕效果最優，鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的濃度比應為_____

②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_____。

Answer 1

【答案】+6 增大固氣接觸面積，加快反應速率，提高原料利用率 2MoS2+7O22MoO3+4SO2 MoO3、SO2 MoO3+CO32-=MoO42-+CO2↑ 90% (NH4)2CO3、(NH4)2SO3 1:1 酸濃度較低時，Cl-對碳鋼的腐蝕作用大于SO42-，使碳鋼在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸，隨著酸濃度增大，硫酸會使鋼鐵鈍化，腐蝕速率減慢

【解析】

“焙燒”：氧氣將MoS2、PbS氧化成MoO3、PbO、SO2；“浸取”：主要反應為MoO3和Na2CO3溶液反應生成Na2MoO4和CO2；“過濾”：Ba(OH)2將過量的CO32-轉化為BaCO3沉淀，通過“過濾”將BaCO3、PbO除去；“結晶”：通過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到粗Na2MoO42H2O固體；通過“重結晶”得Na2MoO42H2O，據此解答。

(1)根據化合物中元素化合價代數和為0可知Na2MoO42H2O中鉬元素的化合價為+6價，礦石經粉碎及從爐頂進入可增大固氣接觸面積，加快反應速率，同時使原料中的MoS2盡可能反應，提高原料利用率，故答案為：+6；增大固氣接觸面積，加快反應速率，提高原料利用率；

(2)“焙燒”：氧氣將MoS2氧化成MoO3、SO2，反應的方程式為：2MoS2+7O22MoO3+4SO2，氧化產物為MoO3、SO2，故答案為：2MoS2+7O22MoO3+4SO2；MoO3、SO2；

(3)“浸取”：主要反應為MoO3和Na2CO3溶液反應生成Na2MoO4和CO2，反應的離子方程式為：MoO3+CO32-=MoO42-+CO2↑。Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8，c(MoO42-)=0.40 mol L-1，由Ksp(BaMoO4=得：當BaMoO4開始沉淀時，c(Ba2+)==10-7mol/L，由Ksp(BaCO3)=得，此時溶液中c(CO32-)==10-2mol/L，所以，CO32-的去除率=，故答案為：MoO3+CO32-=MoO42-+CO2↑；90%；

(4)(NH4)2MoO4和NaOH反應生成Na2MoO4、H2O和NH3，流程中產生的氣體為SO2、CO2，SO2、NH3、CO2通入水中可產生(NH4)2CO3、(NH4)2SO3兩種正鹽，故答案為：(NH4)2CO3、(NH4)2SO3；

(5)①由圖可知，碳素鋼的緩蝕效果最優時，鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的濃度都為150mg/L，即二者濃度比為1:1，故答案為：1:1；

②從圖上看，相同濃度的鹽酸比相同濃度的硫酸腐蝕碳鋼的速率大的多，一方面，二者的陰離子不同，可能是酸濃度較低時，Cl-對碳鋼的腐蝕作用大于SO42-，使碳鋼在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸，另一方面，隨著酸濃度增大，濃硫酸會使鋼鐵鈍化，腐蝕速率減慢，故答案為：酸濃度較低時，-對碳鋼的腐蝕作用大于SO42-，使碳鋼在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸，隨著酸濃度增大，硫酸會使鋼鐵鈍化，腐蝕速率減慢。