Question

【題目】鉬(Mo)是一種重要的過渡金屬元素,工業(yè)上由鉬精礦(主要成分是MoS2)制備單質(zhì)鉬和鉬酸鈉晶體(Na2MoO42H2O)的流程如下：

(1) Na2MoO42H2O中Mo元素的化合價為____；鉬精礦焙燒的主要反應(yīng)中，氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為________。

(2)流程中由Na2MoO4溶液獲得晶體的操作是_________、過濾、洗滌、干燥。加入Na2CO3溶浸時發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為______________。

(3)操作1中，所得Na2MoO4溶液中含SO42+雜質(zhì)，其中c(MoO42+)0.80mol/L，c(SO42-)=0.04mol/L在結(jié)晶前需加入Ba(OH)2固體以除去溶液中的SO42-。當(dāng) BaMoO4開始沉淀時，SO42-的去除率是______。[Ksp(BaSO4)=1.1×10-10、Ksp( BaMoO4)=4.0×10-8，溶液體積變化可忽略]

(4)工業(yè)上鉬精礦在酸性條件下，加入NaNO3溶液，也可以制備鉬酸鈉,該法的優(yōu)點是_____。

(5)高純Mo可用于制造電池級MoS2，Li-MoS2電池是一種性能優(yōu)異的二次電池，其電池反應(yīng)為：xLi+nMoS2Lix(MoS2)n，該電池放電時正極反應(yīng)為______________；充電時Li+移動方向為________(填“由陽極移向陰極”或“由陰極移向陽極”)。

Answer 1

【答案】+6 7：2 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 CO32-+MoO3=MoO42-+CO2↑ 94.5% 工藝簡單(或能耗低，節(jié)約能源) nMoS2+xe-=(MoS2)nx- 由陽極區(qū)移向陰極區(qū)

【解析】

(1)根據(jù)Na為+1價，O為-2價，化合物在元素正負化合價代數(shù)和等于0計算；根據(jù)鉬精礦焙燒時發(fā)生反應(yīng)2MoS2+7O22MoO3+4SO2，結(jié)合元素化合價變化與物質(zhì)氧化性、還原性分析；

(2)Na2MoO4晶體中有結(jié)晶水，所以從Na2MoO4溶液獲得晶體的操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，根據(jù)流程示意圖書寫反應(yīng)方程式；

(3)根據(jù)據(jù)鉬酸鋇和硫酸鋇的溶度積計算出溶液中SO42-的濃度，再計算出SO42-的去除率；

(4)從反應(yīng)過程的步驟、能耗等分析；

(5)電池放電時是原電池，正極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)物質(zhì)在元素化合價的變化書寫正極反應(yīng)式；充電時是電解池，陽離子移向負電荷較多的電極區(qū)。

(1)根據(jù)Na為+1價，O為-2價，化合物在元素正負化合價代數(shù)和等于0可知Mo元素的化合價等于+6價；鉬精礦焙燒時發(fā)生反應(yīng)2MoS2+7O22MoO3+4SO2，在該反應(yīng)中，O元素的化合價由反應(yīng)前的O2中的0價變?yōu)榉磻?yīng)后MoO3、SO2中的-2價，化合價降低，獲得電子，O2作氧化劑；Mo元素的化合價由反應(yīng)前MoS2中的+2價變?yōu)榉磻?yīng)后MoO3中的+3價，化合價升高，失去電子；S元素的化合價由反應(yīng)前MoS2中的-1價變?yōu)榉磻?yīng)后SO2中的+4價，化合價升高，失去電子,所以MoS2作還原劑，因此鉬精礦焙燒的主要反應(yīng)中，氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為7：2；

(2) 由流程信息可知，Na2MoO4晶體中有結(jié)晶水、用結(jié)晶法獲得，所以從Na2MoO4溶液獲得晶體的操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；根據(jù)流程示意圖可知MoO3與Na2CO3反應(yīng)產(chǎn)生Na2MoO4和CO2，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO32-+ MoO3=MoO42-+CO2↑；

(3) c(MoO42+)=0.80mol/L，c(SO42-)=0.04mol/L，當(dāng) BaMoO4開始沉淀時，c(Ba2+)= mol/L=5.0×10-8mol/L；此時溶液在c(SO42-)=mol/L=2.2×10-3mol/L，所以SO42-的去除率=×100%=94.5%。

(4)工業(yè)上鉬精礦在酸性條件下，加入NaNO3溶液，也可以制備鉬酸鈉，采用該法制備步驟大大簡化，反應(yīng)工藝簡單，而且反應(yīng)在溶液中進行，不需要加熱，所以反應(yīng)能耗也大大降低，可以節(jié)約能源；

(5)根據(jù)電池反應(yīng)：xLi+nMoS2Lix(MoS2)n，可知中該電池放電時，MoS2在正極上獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，正極的電極反應(yīng)為nMoS2+xe-=(MoS2) nx-；Li+是陽離子，在充電時會向負電荷較多的陰極移動，Li+移動方向為由陽極移向陰極。