Question

12．钼酸钠晶体（Na₂MoO₄•2H₂O）是无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂，由钼精矿（主要成分是MoS₂，含少量PbS等）制备钼酸钠晶体的部分流程如图：
（1）焙烧的过程中采用的是“逆流焙烧”的措施，则该措施的优点是：增大钼精矿与空气接触，使其充分反应，提高原料的利用率．
（2）写出焙烧时生成MoO₃的化学方程式为：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂．
（3）写出“碱浸”反应的离子方程式：MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑．
（4）碱浸液结晶前需加入Ba（OH）₂固体以除去SO₄^2-．当BaMoO₄开始沉淀时，求SO₄^2-的去除率（写出计算过程）．已知：碱浸液中c（MoO₄^2-）=0.40mol•L^-1，c（SO₄^2-）=0.040mol•L^-1，K_sp（BaSO₄）=1.0×10^-10、K_sp（BaMoO₄）=4.0×10^-8，加入Ba（OH）₂固体引起的溶液体积变化可忽略．
（5）下图是碳钢在3种不同介质中的腐蚀速率实验结果：
①碳钢在盐酸和硫酸中腐蚀速率随酸的浓度变化有明显差异，其原因可能是Cl^-有利于碳钢的腐蚀，SO₄^2-不利于碳钢的腐蚀，使得钢铁在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸；或（硫酸随着浓度的增大，氧比性增强，会使钢铁钝化，腐蚀速率减慢）．
②空气中钼酸盐对碳钢的缓蚀原理是在钢铁表面形成FeMoO₄～Fe₂O₃保护膜．密闭式循环冷却水系统中的碳钢管道缓蚀，除需加入钼酸盐外还需加入NaNO₂，则NaNO₂的作用是替代空气中氧气起氧化剂作用．

Answer 1

分析 灼烧钼精矿，MoS₂燃烧，反应方程式为2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，碱性条件下，MoO₃和Na₂CO₃溶液反应，反应方程式为MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑，然后向溶液中加入沉淀剂除去重金属离子，溶液中的溶质为Na₂MoO₄，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，然后重结晶得到Na₂MoO₄.2H₂O，
（1）反应物接触时间越长，反应越充分；
（2）焙烧时MoS₂发生氧化反应生成MoO₃；
（3）碱性条件下，MoO₃和Na₂CO₃溶液反应生成二氧化碳和钼酸钠；
（4）根据据钼酸钡和硫酸钡的溶度积计算出溶液中硫酸根离子的浓度，再计算出SO₄^2-的去除率；
（5）①根据图片知，如果相同浓度时，硫酸中氢离子浓度大于HCl中，但盐酸腐蚀速率远远大于硫酸腐蚀速率，说明氯离子影响腐蚀速率远远大于硫酸根离子影响腐蚀速率；
②NaNO₂具有氧化性．

解答 解：灼烧钼精矿，MoS₂燃烧，反应方程式为2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，碱性条件下，MoO₃和Na₂CO₃溶液反应，反应方程式为MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑，然后向溶液中加入沉淀剂除去重金属离子，溶液中的溶质为Na₂MoO₄，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，然后重结晶得到Na₂MoO₄.2H₂O，
（1）反应物接触时间越长，反应越充分，焙烧的过程中采用的是“逆流焙烧”的措施，该措施优点是增大钼精矿与空气接触，使其充分反应，提高原料的利用率，
故答案为：增大钼精矿与空气接触，使其充分反应，提高原料的利用率；
（2）焙烧时MoS₂发生氧化反应生成MoO₃同时生成二氧化硫，反应方程式为2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，
故答案为：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂；
（3）碱性条件下，MoO₃和Na₂CO₃溶液反应生成二氧化碳和钼酸钠，离子方程式为MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑，
故答案为：MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑；
（4）当BaMoO₄开始沉淀时，c（Ba²⁺）=$\frac{{K}_{sp}（BaMo{O}_{4}）}{c（Mo{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{4.0×1{0}^{-8}}{0.40}$mol/L=1.0×10^-7mol•L^-1，
此时c（SO₄^2-）=$\frac{1.0×1{0}^{-10}}{1.0×1{0}^{-7}}$mol/L=1.0×10^-3mol•L^-1，
SO₄^2-的去除率=$\frac{0.040-1.0×1{0}^{-3}}{0.040}$×100%=97.5%，
答：硫酸根离子的去除率为97.5%；
（5）①根据图片知，如果相同浓度时，硫酸中氢离子浓度大于HCl中，但盐酸腐蚀速率远远大于硫酸腐蚀速率，说明Cl^-有利于碳钢的腐蚀，SO₄^2-不利于碳钢的腐蚀，使得钢铁在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸；或（硫酸随着浓度的增大，氧比性增强，会使钢铁钝化，腐蚀速率减慢 ），
故答案为：Cl^-有利于碳钢的腐蚀，SO₄^2-不利于碳钢的腐蚀，使得钢铁在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸；或（硫酸随着浓度的增大，氧比性增强，会使钢铁钝化，腐蚀速率减慢 ）；
②NaNO₂具有氧化性，能代替空气中氧气起到氧化剂作用，从而导致碳钢管道缓蚀，
故答案为：替代空气中氧气起氧化剂作用．

点评 本题考查混合物的分离和提纯，为高频考点，侧重考查流程图中操作过程、物质性质、图象分析等，明确操作基本原理及物质的性质是解本题关键，同时考查学生分析判断及知识综合应用能力，难点是溶度积常数的有关计算，题目难度中等．