Question

钼酸钠晶体(Na₂MoO₄·2H₂O)是一种金属腐蚀抑制剂。工业上利用钼精矿(主要成分是不溶于水的MoS₂)制备钼酸钠的两种途径如图所示:

(1)途径I碱浸时发生反应的化学反应方程式为________________________________________。

(2)途径II氧化时还有Na₂SO₄生成，则反应的离子方程式为_____________________________。

(3)已知途径I的钼酸钠溶液中c(MoO₄^2-)=0.40 mol/L，c(CO3^2-)=0.10mol/L。由钼酸钠溶液制备钼酸钠晶体时，需加入Ba(OH)₂固体以除去CO3^2-。当BaMoO₄开始沉淀时，CO3^2-的去除率是____________[已知K_sp(BaCO₃)=1×10^-9、K_sp(BaMoO₄)=4.0×10^-8，忽略溶液的体积变化]。

(4)分析纯的钼酸钠常用钼酸铵[(NH₄)₂MoO₄]和氢氧化钠反应来制取，若将该反应产生的气体与途径I所产生的气体一起通入水中，得到正盐的化学式是__________________________。

(5)钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下，碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如下图:

①当硫酸的浓度大于90%时，碳素钢腐蚀速率几乎为零，原因是________________________。

②若缓释剂钼酸钠-月桂酸肌氨酸总浓度为300mg·L^-1，则缓蚀效果最好时钼酸钠(M=206g/mol) 的物质的量浓度为__________________(计算结果保留3位有效数字)。

(6)二硫化钼用作电池的正极材料时接受Li⁺的嵌入，锂和二硫化钼形成的二次电池的总反应为:xLi+nMoS₂Li_x(MoS₂)n。则电池放电时正极的电极反应是:_____________________。

Answer

MoO3+Na2CO3=Na2MoO4+CO2↑ MoS2+9ClO-+6OH-=MoO42-+9Cl-+2 SO42-+3H2O 90% (NH4)2CO3和(NH4)2SO3 常温下浓硫酸会使铁钝化 7.28×10-4mol/L nMoS2+xLi++xe-=Lix(MoS2)n

【解析】利用钼精矿(主要成分是MoS2)制备钼酸钠有两种途径：途径Ⅰ是先在空气中灼烧生成MnO3，同时得到对环境有污染的气体SO2，然后再用纯碱溶液溶解MnO3，即可得到钼酸钠溶液，最后结晶得到钼酸钠晶体；途径Ⅱ是直接用NaClO溶液在碱性条件下氧化钼精矿得到钼酸钠溶液，结晶后得到钼酸钠晶体。

（1）根据题给流程图分析途径I碱浸时，MoO3与碳酸钠溶液反应生成二氧化碳和Na2MoO4，发生反应的化学方程式为：MoO3+Na2CO3=Na2MoO4+CO2↑；

（2）途径Ⅱ氧化时MoS2与次氯酸钠、氢氧化钠溶液反应生成Na2MoO4和硫酸钠，利用化合价升降法结合原子守恒和电荷守恒配平，发生反应的离子方程式为MoS2+9ClO-+6OH-====MoO42-+9Cl-+3H2O；

（3）BaMoO4开始沉淀时，溶液中钡离子的浓度为：c（Ba2+）= =1×10-7mol/L，溶液中碳酸根离子的浓度为：c（SO42-）= =1×10-2mol/L，所以碳酸根离子的去除率为：1=1-10%=90%；故CO32-的去除率是90%；

（4）钼酸铵[(NH4)2MoO4]和氢氧化钠反应生成钼酸钠和氨气，将氨气与途径I所产生的尾气CO2、SO2一起通入水中，得到正盐的化学式是(NH4)2CO3、(NH4)2SO3；

（5）①浓硫酸具有强氧化性，常温下能使铁钝化。故当硫酸的浓度大于90%时，腐蚀速率几乎为零；

②根据图示可知，当钼酸钠、月桂酸肌氨酸浓度相等时，腐蚀速率最小，缓蚀效果最好，
所以钼酸钠的浓度为：150mg•L-1，1L溶液中含有的钼酸钠物质的量为： ≈7.28×10-4mol，所以钼酸钠溶液的物质的量浓度为：7.28×l0-4mol•L-1，故答案为：7.28×l0-4mol•L-1；（6）根据锂和二硫化钼形成的二次电池的总反应为：xLi+nMoS2Lix(MoS2)n，可知锂是还原剂，在负极发生氧化反应，负极反应式为：xLi-xe-=xLi+，是氧化剂在正极发生还原反应，据此书写电池放电时的正极反应式：正极反应式为：nMoS2+xLi++xe-=Lix（MoS2）n。