Question

6．鉬酸鈉晶體（Na₂MoO₄•2H₂O）是公害型冷卻水系統(tǒng)的金屬緩蝕劑，由鉬精礦（主要成分是MoS2，含少量PbS）制備鉬酸鈉晶體的部分流程如圖1：

（1）寫出“堿浸”反應(yīng)的離子方程式MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑；
（2）減浸液結(jié)晶前需加入Ba（OH）z固體以除去SO₄^2-．當(dāng)BaMoO₄開始沉淀時(shí)，SO₄^2-的去除率是97.3%；[已知：堿浸液中c（MoO₄^2-）=0.40mol•L^-1，c（SO₄^2-）=0.04mol•L^-1，K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10、K_sp（BaMoO₄）=4.0×10^-8，加入Ba（OH）₂固體引起的溶液體積變化可忽略]
（3）重結(jié)晶得到的母液可以在下次重結(jié)晶時(shí)重復(fù)使用，但達(dá)到一定次數(shù)后必須凈化處理，原因是使用一定次數(shù)后，母液中雜質(zhì)的濃度增大，重結(jié)晶時(shí)會(huì)析出雜質(zhì)，影響產(chǎn)品純度；
（4）如圖2是碳鋼在3種不同介質(zhì)中的腐蝕速率實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
①碳鋼在鹽酸和硫酸中腐蝕速率隨酸的濃度變化有明顯差異，其原因可能是Cl^-有利于碳鋼的腐蝕，SO₄^2-不利于碳鋼的腐蝕，使得鋼鐵在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸；硫酸溶液隨著濃度的增大，氧比性增強(qiáng)，會(huì)使鋼鐵鈍化，腐蝕速率減慢；
②空氣中鉬酸鹽對(duì)碳鋼的緩蝕原理是在鋼鐵表面形成FeMoO₄-Fe₂O₃保護(hù)膜．密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的碳鋼管道緩蝕，除需加入鉬酸鹽外還需加入NaNO₂．NaNO₂的作用是替代空氣中氧氣起氧化劑作用；
③若緩釋劑鉬酸鈉-月桂酸肌氨酸總濃度為300mg•L^-1，則緩蝕效果最好時(shí)鉬酸鈉的物質(zhì)的量濃度為7.28×l0^-4mol•L^-1．

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↑，然后向溶液中加入沉淀劑除去重金屬離子，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，
（1）焙燒后生成的三氧化鉬與碳酸鈉反應(yīng)生成了MoO₄^2-；
（2）根據(jù)鉬酸唄和硫酸鋇的溶度積計(jì)算出溶液中硫酸根離子的濃度，在再計(jì)算出SO₄^2-的去除率；
（3）使用的次數(shù)較多后，母液中雜質(zhì)的濃度增大，影響產(chǎn)品純度；
（4）①根據(jù)圖示數(shù)據(jù)分析碳鋼在鹽酸和硫酸中腐蝕速率隨酸的濃度變化有明顯差異的原因；
②根據(jù)NaNO₂具有氧化性的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析；
③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(diǎn)處，即鉬酸鈉的濃度150mg•L^-1，據(jù)此計(jì)算出鉬酸鈉的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）三氧化鉬與碳酸鈉反應(yīng)生成了MoO₄^2-，反應(yīng)的離子方程式為：MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑，
故答案為：MoO₃+CO₃^2-=MoO₄^2-+CO₂↑；
（2）BaMoO₄開始沉淀時(shí)，溶液中鋇離子的濃度為：c（Ba²⁺）=$\frac{4.0×1{0}^{-8}}{0.40mol/L}$=1×10^-7mol/L，
溶液中硫酸根離子的濃度為：c（SO₄^2-）=$\frac{1.1×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-7}}$mol/L=1.1×10^-3mol/L，
硫酸根離子的去除率為：1-$\frac{1.1×1{0}^{-3}}{0.04}$×100%=1-2.75%≈97.3%，
故答案為：97.3%；
（3）由于使用的次數(shù)較多后，母液中雜質(zhì)的濃度增大，影響產(chǎn)品純度，所以進(jìn)行必須凈化處理，
故答案為：使用一定次數(shù)后，母液中雜質(zhì)的濃度增大，重結(jié)晶時(shí)會(huì)析出雜質(zhì)，影響產(chǎn)品純度；
（4）①由圖示數(shù)據(jù)可知，碳鋼在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸的腐蝕速度；硫酸濃度增大變成濃硫酸后，發(fā)生了鈍化現(xiàn)象，腐蝕速度很慢，
故答案為：Cl^-有利于碳鋼的腐蝕，SO₄^2-不利于碳鋼的腐蝕，使得鋼鐵在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸；硫酸溶液隨著濃度的增大，氧比性增強(qiáng)，會(huì)使鋼鐵鈍化，腐蝕速率減慢；
②NaNO₂的具有氧化性，能夠在鋼鐵表面形成FeMoO₄-Fe₂O₃保護(hù)膜，
故答案為：替代空氣中氧氣起氧化劑作用；
③根據(jù)圖示可知，當(dāng)鉬酸鈉、月桂酸肌氨酸濃度相等時(shí)，腐蝕速率最小，腐蝕效果最好，
所以鉬酸鈉的濃度為：150mg•L^-1，
1L溶液中含有的鉬酸鈉物質(zhì)的量為：$\frac{150×1{0}^{-3}g}{206g/mol}$≈7.28×10^-4mol，
所以鉬酸鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為：7.28×l0^-4mol•L^-1，
故答案為：7.28×l0^-4mol•L^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了制備鉬酸鈉晶體的方法，注意分析題中圖示是解題關(guān)鍵，最后一問有一定的難度，容易出錯(cuò)，需要合理應(yīng)用題中數(shù)據(jù)，本題難度中等．