Question

【题目】钼(Mo)是一种难熔稀有金属，我国的钼储量居世界前列，钼及其合金在冶金、环保和航天等方面有着广泛的应用。

(1)Mo可被发烟硝酸及氢氟酸氧化生成X和Y(少量)，X和Y中Mo价态相同，硝酸本身被还原为NO2，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为6：1，则Mo在氧化产物中的化合价为___________；

(2)已知：2Mo(s)+3O2(g)===2MoO3(s) △H1；

MoS2(s)+2O2(g)===Mo(s)+2SO2(g) △H2。

写出MoS2(s)与氧气反应生成MoO3(s)的热化学方程式_____________________________；

(3)碳酸钠作固硫剂并用氢还原辉钼矿的原理为

MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO (g)+4H2O(g)+2Na2S(s) △H，实验测得平衡时的有关变化曲线如图所示。

(a)不同压强下温度与H2平衡转化率的关系

(b)0.1MPa下温度与平衡时气体成分的关系

①由图(a)可知，该反应△H___________0(填“>”或“<”)，p1、p2、p3由大到小的顺序为___________；

②由图(b)可知，B点时H2的平衡转化率为___________；

③A点对应的平衡常数K=___________(MPa)2。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)

(4)电氧化法提纯钼的原理：将辉钼矿(MoS2)放入装有食盐水的电解槽中，用惰性电极电解，MoS2被氧化为MoO42－和SO42－。

①辉钼矿应放入电解槽的___________(填“阴极区”或“阳极区”)；

②阴极的电极反应式为_________________________________。

Answer 1

【答案】+6 2MoS2(s)+7O2(g)=2MoO3(s)+4SO2(g) △H=△H1+2△H2 ＞ p1<p2<p3 66.7% 4×10-4 阳极区 2H2O+2e-=H2↑+2OH-

【解析】

(1)根据电子守恒确定Mo在氧化产物中的化合价；

(2) ①2Mo(s)+3O2(g)═2MoO3(s)△H1，②MoS2(s)+2O2(g)═Mo(s)+2SO2(g)△H2，根据盖斯定律可知，②×2+①得到2MoS2(s)+7O2(g)═2MoO3(s)+4SO2(g)；

(3)①升高温度平衡向吸热反应方向移动，增大压强平衡向气体总物质的量减小的方向移动；

②由图(b)可知，B点时H2的体积分数为25%，设起始时氢气的物质的量为1mol，此时氢气的转化率为α，则：

MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO (g)+4H2O(g)+2Na2S(s)

起始物质的量(mol) 1 0 0

变化物质的量(mol) α 0.5α α

平衡物质的量(mol) 1-α 0.50α α

=25%，即可解得α；

③图1中A点氢气和水蒸气的体积分数相等，均为40%，而由反应方程式可知一氧化碳的体积分数为水蒸气的一半，即为20%，说明氢气、一氧化碳和水蒸气的物质的量之比为2：1：2，由此根据表达式求Kp；

(4)电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，并结合MoS2被氧化为MoO42－和SO42－分析解题。

(1)Mo可被发烟硝酸及氢氟酸氧化生成X和Y(少量)，X和Y中Mo价态相同，设Mo在氧化产物中的化合价为x价，则Mo元素从0价升高为x价，而硝酸本身被还原为NO2，氮元素从+5价降为+4价，在该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为6：1，根据电子守恒可知：6×(5-4)=1×(x-0)，解得：x=+6，即Mo在氧化产物中的化合价为+6；

(2)已知①2Mo(s)+3O2(g)═2MoO3(s)△H1，②MoS2(s)+2O2(g)═Mo(s)+2SO2(g)△H2，由盖斯定律计算②×2+①得：2MoS2(s)+7O2(g)═2MoO3(s)+4SO2(g)△H=△H1+2△H2；

(3) ①升高温度平衡向吸热反应方向移动，由图像(a)可知升高温度，氢气的转化率增大，说明平衡正向移动，正方向为吸热反应，即该反应△H>0；增大压强平衡向气体总物质的量减小的方向移动，对MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO (g)+4H2O(g)+2Na2S(s)可知，增大平衡逆向移动，氢气的转化率降低，则由图像(a)可知p1<p2<p3；

②由图(b)可知，B点时H2的体积分数为25%，设起始时氢气的物质的量为1mol，此时氢气的转化率为α，则：

MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO (g)+4H2O(g)+2Na2S(s)

起始物质的量(mol) 1 0 0

变化物质的量(mol) α 0.5α α

平衡物质的量(mol) 1-α 0.50α α

=25%，解得：α=66.7%，即B点时H2的平衡转化率为66.7%；

③图1中A点氢气和水蒸气的体积分数相等，均为40%，而由反应方程式可知一氧化碳的体积分数为水蒸气的一半，即为20%，说明氢气、一氧化碳和水蒸气的物质的量之比为2：1：2，Kp==4×10-4，；

(4)电氧化法提纯钼的原理：将辉钼矿(MoS2)放入装有食盐水的电解槽中，用性电极电解，

①用惰性电极电解时，阳极发生氧化反应，则MoS2被氧化为MoO42－和SO42－，辉钼矿应放入电解槽的阳极区；

②电解池的阴极发生还原反应，则阴极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-。