Question

7．钼是一种过渡元素，广泛用于冶金、机械制造、电子、照明及一些高科技领域．钼酸钠（Na₂MoO₄）是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂．如图是化工生产中制备金属钼和钼酸钠的主要流程图，已知钼矿的主要成分为MoS₂，钼酸难溶于水．

（1）反应①中被氧化元素的名称是钼、硫，当生成l mol SO₂时，该反应转移电子的物质的量为7mol；写出反应②的化学方程式：2NH₃•H₂O+MoO₃═（NH₄）₂MoO₄+H₂O．
（2）NaC1O的电子式为；反应⑥生成三种钠盐，写出该反应的离子方程式：MoS₂+OH^-+ClO^-=MoO₄^2-+2SO₄^2-+9Cl^-+H₂O
（3）该流程中操作2为过滤，如果在实验室模拟该操作时，发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度分析，可能的原因是过滤时漏斗中的液面高出滤纸边缘（或玻璃棒靠在单层滤纸一边弄破滤纸）．
（4）MoO₃•H₂O作为高能非水体系电池的正极材料优于一般新型材料，某电池反应为：MoO₃•H₂O+xA═A_xMoO₃•H₂O（某文献记载：式中0＜x＜l，A⁺为Li⁺、H⁺、K⁺、Na⁺等．A⁺的注入使得部分Mo⁶⁺还原为Mo⁵⁺），写出该电池以金属锂为负极，充电时的阳极反应式：LI_xMoO₃•H₂O-xe^-=xLi⁺+MoO₃•H₂O．
（5）工业上制备还原性气体CO和H₂的反应原理为CO₂+CH₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO+2H₂，CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+3H₂．含甲烷体积分数为80%的lm³（标准状况）天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应，甲烷转化率为90%，用产生的还原性气体（CO和H₂）还原MoO₃制钼，理论上能生产钼的质量为4.1kg．（小数点后保留1位）

Answer 1

分析 制备金属钼和钼酸钠：钼矿的主要成分为MoS₂，在空气中燃烧2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，生成MoO₃和SO₂，二氧化硫属于酸性氧化物，能被碱液吸收，所以尾气含SO₂用浓氨水吸收，二氧化硫具有还原性，则同时通入氧气生成硫酸铵；MoO₃加浓氨水生成钼酸铵溶液，2NH₃•H₂O+MoO₃═（NH₄）₂MoO₄+H₂O，过滤除去杂质，在钼酸铵溶液中加足量盐酸，发生复分解反应生成钼酸和氯化铵，钼酸为难溶于水和酸的黄色晶体，过滤得到钼酸晶体高温分解生成MoO₃，在高温条件下用氢气还原得到金属钼；
钼矿与NaOH、NaClO溶液发生反应MoS₂+OH^-+ClO^-=MoO₄^2-+2SO₄^2-+9Cl^-+H₂O，通过蒸发浓缩冷却结晶洗涤干燥得到钼酸钠，据此分析解答．

解答 解：（1）应①中反应为2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，Mo元素化合价由+4升高到+6，S元素由-2升高到+4，化合价升高被氧化，由方程可知，生成4molSO₂时转移28mol电子，当生成l mol SO₂时，该反应转移电子的物质的量为7mol；反应②为MoO₃加浓氨水生成钼酸铵溶液，化学方程式为：2NH₃•H₂O+MoO₃═（NH₄）₂MoO₄+H₂O；
故答案为：钼、硫；7；2NH₃•H₂O+MoO₃═（NH₄）₂MoO₄+H₂O；
（2）NaClO的电子式为：；反应⑥生成三种钠盐，写出该反应的离子方程式为：MoS₂+OH^-+ClO^-=MoO₄^2-+2SO₄^2-+9Cl^-+H₂O；
故答案为：；MoS₂+OH^-+ClO^-=MoO₄^2-+2SO₄^2-+9Cl^-+H₂O；
（3）滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度分析，可能的原因是过滤时漏斗中的液面高出滤纸边缘或玻璃棒靠在单层滤纸一边弄破滤纸；
故答案为：过滤时漏斗中的液面高出滤纸边缘（或玻璃棒靠在单层滤纸一边弄破滤纸）；
（4）该电池以金属锂为负极时，充电时反应为：LI_xMoO₃•H₂O=MoO₃•H₂O+xLi，阴极反应为：xLi⁺+xe^-=xLi，则阳极反应式为：LI_xMoO₃•H₂O-xe^-=xLi⁺+MoO₃•H₂O；
故答案为：LI_xMoO₃•H₂O-xe^-=xLi⁺+MoO₃•H₂O；
（5）根据CO₂+CH₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO+2H₂、CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+3H₂知，生成（CO+H₂）体积是消耗甲烷体积的4倍，CO和氢气还原MoO₃制钼时，每个分子CO和H₂失去电子数相同，
含甲烷体积分数为80%的lm³（标准状况）天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应，甲烷转化率为90%，则甲烷转化的物质的量=$\frac{1×1{0}^{3}×80%×90%L}{22.4L/mol}$=32.1mol，
则生成CO和氢气物质的量之和为128.4mol，
根据转移电子守恒得生成Mo的质量=$\frac{128.4mol×2}{6}$×96g/mol×10^-3kg=4.1kg；
故答案为：4.1．

点评 本题考查物质的制备实验及混合物的分离和提纯，为高频考点，把握流程图中每一步发生的反应及操作方法是解本类型题的关键，注意结合题给信息解答，侧重分析与计算能力的考查，题目难度中等．