Question

10．鉬酸鈉晶體（ Na₂MoO₄•2H₂O）是一種無公害型冷卻水系統(tǒng)的金屬緩蝕劑．工業(yè)上利用鉬精礦（主要成分是不溶于水的MoS₂）制備鉬酸鈉的兩種途徑如圖1所示：

（1）鉬和鋯同屬過渡金屬，鋯元素是核反應堆燃料棒的包裹材料，鋯合金在高溫下與水蒸氣反應產(chǎn)生氫氣，二氧化鋯可以制造耐高溫納米陶瓷．下列關于鋯、二氧化鋯的敘述中，正確的是B（填序號）
A．鋯合金比純鋯的熔點高，硬度小
B．二氧化鋯陶瓷屬于新型無機非金屬材料
C．將一束光線通過納米級二氧化鋯會產(chǎn)生一條光亮的通路
（2）①途徑I堿浸時發(fā)生反應的離子方程式為MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑．
②途徑Ⅱ氧化時發(fā)生反應的離子方程式為MnS₂+9ClO^-+6OH^-=MoO₄^2-+9Cl^-+2SO₄^2-+3H₂O．
（3）分析純的鉬酸鈉常用四鉬酸銨[（NH₄）₂MoO₄]和氫氧化鈉反應來制取，若將該反應產(chǎn)生的氣體與途徑I所產(chǎn)生的尾氣一起通入水中，得到正鹽的化學式是（NH₄）₂CO₃或（NH₄）₂SO₃．
（4）鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的混合液常作為碳素鋼的緩蝕劑．常溫下，碳素鋼在三種不同介質中的腐蝕速率實驗結果如圖：

①要使碳素鋼的緩蝕效果最優(yōu)，鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的濃度比應為1：1．
②當硫酸的濃度大于90%時，腐蝕速率幾乎為零，原因是常溫下濃硫酸具有強氧化性，會使鐵鈍化．
（5）鋰和二硫化鉬形成的二次電池的總反應為：xLi+nMoS₂$?_{充電}^{放電}$Li_x（MoS₂）_n．則電池放電時的正極反應式是：nMoS₂+xLi⁺+xe^-=Li_x（MoS₂）_n．回收使用率為50%的該電池，利用途徑I，使所有的Mo轉化為鉬酸鈉晶體，得到a克的Na₂MoO₄•2H₂O（分子量為M），則需要空氣（含O₂為20%）在標況下的體積為$\frac{56（14n+x）a}{nM}$L（用x、M、n表示，并化為最簡）

Answer 1

分析 利用鉬精礦（主要成分是MoS₂）制備鉬酸鈉有兩種途徑：途徑Ⅰ是先在空氣中灼燒生成MnO₃，同時得到對環(huán)境有污染的氣體SO₂，然后再用純堿溶液溶解MnO₃，即可得到鉬酸鈉溶液，最后結晶得到鉬酸鈉晶體；途徑Ⅱ是直接用NaClO溶液在堿性條件下氧化鉬精礦得到鉬酸鈉溶液，結晶后得到鉬酸鈉晶體；
（1）合金是指由一種金屬與其它金屬或非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質，合金的硬度大，熔點低，陶瓷屬于無機非金屬材料，二氧化鋯為化合物無丁達爾效應；
（2）①途徑I堿浸時MoO₃和純堿溶液反應生成鉬酸鈉，同時得到CO₂氣體，反應方程式為MoO₃+Na₂CO₃=Na2MoO₄+CO₂↑；
②途徑Ⅱ用NaClO在堿性條件下氧化MoO₃，得到鉬酸鈉和NaCl和水，據(jù)此可寫出離子反應方程式；
（3）四鉬酸銨[（NH₄）₂MoO₄]和氫氧化鈉反應可生成NH₃，途徑Ⅰ中生成的氣體有CO₂和SO₂，將NH₃和CO₂或SO₂一起通入水中可生成碳酸鹽或亞硫酸鹽和水，反應方程式為CO₂+2NH₃+H₂O=（NH₄）₂CO₃或NH₃+H₂O+CO₂=NH₄HCO₃，前者生成的鹽為正鹽，后者為酸式鹽；
（4）①根據(jù)圖象分析，在緩蝕劑中碳鋼的腐蝕速率速率最小，腐蝕效果最好，最好的腐蝕效果在中點處；
②濃硫酸有強氧化性，能使金屬表面形成致密的氧化膜保護層；
（5）根據(jù)電池放電時的正極MoS₂得電子發(fā)生還原反應書寫；利用途徑I，使所有的Mo轉化為鉬酸鈉晶體，根據(jù)得失電子守恒計算．

解答 解：（1）A．合金是指由一種金屬與其它金屬或非金屬熔合而成的具有金屬特性的混合物．一般說來合金的硬度一般比各成分金屬大，多數(shù)合金的熔點 低于組成它的成分金屬的熔點，所以鋯合金比純鋯的熔點低，硬度大，故A錯誤；
B．陶瓷屬于無機非金屬材料，二氧化鋯陶瓷屬于新型無機非金屬材料，故B正確；
C．將一束光線通過膠體會產(chǎn)生一條光亮的通路，但二氧化鋯為化合物無丁達爾效應，故C錯誤；
故答案為：B；
（2）①途徑I堿浸時發(fā)生反應的離子方程式為MoO₃+CO₃^2-=MnO₄^2-+CO₂↑，故答案為：MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑；
②途徑Ⅱ用NaClO在堿性條件下氧化MoO₃，發(fā)生反應的離子方程式為MnS₂+9ClO^-+6OH^-=MoO₄^2-+9Cl^-+2SO₄^2-+3H₂O，故答案為：MoS₂+9ClO^-+6OH^-=MoO₄^2-+9Cl^-+2SO₄^2-+3H₂O；
（3）四鉬酸銨[（NH₄）₂MoO₄]和氫氧化鈉反應可生成NH₃，途徑Ⅰ中生成的氣體有CO₂和SO₂，CO₂和NH₃一起通入水中生成的正鹽為碳酸銨，化學式為（NH₄）₂CO₃，如果是SO₂氣體則生成正鹽為（NH₄）₂SO₃，故答案為：（NH₄）₂CO₃或（NH₄）₂SO₃；
（4）①根據(jù)圖示可知，當鉬酸鈉、月桂酸肌氨酸濃度相等時，腐蝕速率最小，腐蝕效果最好，即濃度比為1：1，答案為：1：1；
②當硫酸的濃度大于90%時，腐蝕速率幾乎為零，原因是常溫下濃硫酸具有強氧化性，會使鐵鈍化，起到防腐蝕作用，
故答案為：常溫下濃硫酸具有強氧化性，會使鐵鈍化；
（5）放電時，正極應是發(fā)生還原反應的，從總反應式中找到發(fā)生還原反應的物質為MoS₂，而被還原的產(chǎn)物為Li_x（MoS₂）_n，則電極反應式為：nMoS₂+xLi⁺+xe^-=Li_x（MoS₂）_n，a克的Na₂MoO₄•2H₂O（分子量為M）中Mo的物質的量為$\frac{a}{M}$mol，途徑I用Li_x（MoS₂）_n，被空氣氧化成MoO₃，根據(jù)電子得失守恒有關系式$\frac{14n+x}{4}$O₂～nMoO₃，所以需要需要空氣（含O₂為20%）在標況下的體積為$\frac{14n+x}{4n}×\frac{a}{M}÷50%÷20%×22.4L$=$\frac{56（14n+x）a}{nM}$L，
故答案為：nMoS₂+xLi⁺+xe^-=Li_x（MoS₂）_n；$\frac{56（14n+x）a}{nM}$．

點評 本題考查制備鉬酸鈉晶體的工業(yè)制備方法，涉及利用化學用語分析反應原理，解題關鍵是分析題中圖示，最后一問有一定的難度，容易出錯，本題難度中等．