Question

2．鉬（Mo）是一種重要的過渡金屬元素，常見化合價為+6、+5、+4．由鉬精礦（主要成分是MoS₂）可制備單質(zhì)鉬和鉬酸鈉晶體（Na₂MoO₄．2H₂O），部分流程如圖1：

（1）MoS₂焙燒時反應(yīng)的化學方程式為2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂；鉬冶煉廠對大氣產(chǎn)生污染的主要物質(zhì)是SO₂（填化學式），其對環(huán)境的主要危害是形成酸雨．
（2）操作l中，加入碳酸鈉溶液充分反應(yīng)后，堿浸液中c（MoO₄^2-）=0.80mol•L^-1，c（SO₄^2-）=0.04mol•L^-1，在結(jié)晶前需加入Ba（OH）₂固體以除去溶液中的SO₄^2-．當BaMoO₄開始沉淀時，SO₄^2-的去除率是94.5%．[K_SP（BaSO₄）=1.1×10^-10、酶（BaMoO₄）=4.0×10^-8，溶液體積變化可忽略．
（3）焙燒鉬精礦所用的裝置是多層焙燒爐，圖2為各爐層固體物料的物質(zhì)的量的百分組成．
①圖象中縱坐標x=64．
②焙燒爐中也會發(fā)生MoS₂與MoO₃反應(yīng)生成MoO₂和SO₂的反應(yīng)，該反應(yīng)的化學方程式為MoS₂+6MoO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$7MoO₂+2SO₂．若該反應(yīng)轉(zhuǎn)移6mol電子，則消耗的氧化劑的化學式及物質(zhì)的量為MoO₃、3mol．
（4）鉬電池未來有可能代替鋰電池，成為動力電池的霸主．鎂鉬蓄電池的總反應(yīng)為：xMg+Mo₃S₄$?_{放電}^{充電}$Mg_xMo₃S₄，則該電池充電時的陽極反應(yīng)是Mg_xMo₃S₄-2xe^-=Mo₃S₄+xMg²⁺或MoS₄^2x--2xe^-=Mo₃S₄．

Answer 1

分析 灼燒鉬精礦，MoS₂燃燒，反應(yīng)方程式為2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，堿性條件下，MoO₃和Na₂CO₃溶液反應(yīng)，反應(yīng)方程式為MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑，溶液中的溶質(zhì)為Na₂MoO₄，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，然后重結(jié)晶得到Na₂MoO₄.2H₂O，Na₂MoO₄與足量鹽酸反應(yīng)生成鉬酸，高溫灼燒鉬酸生成MoO₃，氫氣還原MoO₃得到Mo，
（1）焙燒時MoS₂發(fā)生氧化反應(yīng)生成MoO₃；生成的二氧化硫形成酸雨危害環(huán)境；
（2）根據(jù)據(jù)鉬酸鋇和硫酸鋇的溶度積計算出溶液中硫酸根離子的濃度，再計算出SO₄^2-的去除率；
（3）①根據(jù)元素守恒分析；
②MoS₂與MoO₃反應(yīng)生成MoO₂和SO₂的反應(yīng)，根據(jù)質(zhì)量守恒和電子轉(zhuǎn)移分析可得；
（4）充電時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答 解：（1）焙燒時MoS₂發(fā)生氧化反應(yīng)生成MoO₃同時生成二氧化硫：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂；其中SO₂形成酸雨危害環(huán)境；
故答案為：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂；SO₂；形成酸雨；
（2）c（MoO₄^2-）=0.80mol•L^-1，c（SO₄^2-）=0.04mol•L^-1，當BaMoO₄開始沉淀時，c（Ba²⁺）=$\frac{Ksp（BaMo{O}_{4}）}{c（Mo{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{4.0×1{0}^{-8}}{0.80}$mol/L=5.0×10^-8mol•L^-1，
此時c（SO₄^2-）=$\frac{1.1×1{0}^{-10}}{5.0×1{0}^{-8}}$mol/L=2.2×10^-3mol•L^-1，
SO₄^2-的去除率=$\frac{0.040-2.2×1{0}^{-3}}{0.040}$×100%=94.5%；
故答案為：94.5%；
（3）①由圖2可知，6層中存在的固體物質(zhì)分別為MoS₂、MoO₃、MoO₂，圖象分析MoS₂、MoO₃的物質(zhì)的量百分比均為18%，根據(jù)Mo元素守恒，則MoO₂ 的物質(zhì)的量百分比為64%，則x為64；
故答案為：64；
②MoS₂與MoO₃反應(yīng)生成MoO₂和SO₂，反應(yīng)為：MoS₂+6MoO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$7MoO₂+2SO₂，其中MoS₂中Mo元素化合價不變，S元素由-4升高到+4價，被氧化，MoO₃中Mo元素化合價由+6價降低到+4價，作氧化劑，6mol氧化劑MoO₃反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子12mol，故若該反應(yīng)轉(zhuǎn)移6mol電子，消耗的MoO₃3mol；
故答案為：MoS₂+6MoO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$7MoO₂+2SO₂；MoO₃；3；
（4）充電時，陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故反應(yīng)式為：Mg_xMo₃S₄-2xe^-=Mo₃S₄+xMg²⁺或MoS₄^2x--2xe^-=Mo₃S₄；
故答案為：Mg_xMo₃S₄-2xe^-=Mo₃S₄+xMg²⁺或MoS₄^2x--2xe^-=Mo₃S₄．

點評 本題考查混合物的分離和提純，為高頻考點，側(cè)重考查流程圖中操作過程、物質(zhì)性質(zhì)、圖象分析、電化學原理等，明確操作基本原理及物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，同時考查學生分析判斷及知識綜合應(yīng)用能力，難點是溶度積常數(shù)的有關(guān)計算，題目難度中等．