Question

钼是一种过渡金属元素，常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。钼酸钠晶体（Na₂MoO₄·2H₂O）常用于制造阻燃剂和无公害型冷水系统的金属抑制剂。下图是利用钼精矿（主要成分是MoS₂，含少量PbS等）为原料生产钼酸钠晶体的工艺流程图：

(1)提高焙烧效率的方法有：_____________（写一种）高温下发生焙烧反应的产物为MoO₃,请写出该反应的化学方程式 ___________________________________。氧化产物是________________。

(2)焙烧钼精矿所用的装置是多层焙烧炉，图2为各炉层固体物料的物质的量的百分数(φ)。则x＝________。

(3)若在实验室中模拟焙烧操作，需要用到的硅酸盐材料仪器的名称是___________________。

(4)“碱浸”时含钼化合物发生的主要反应的离子方程式为 ______________________。

(5)测得“除重金属离子”中部分离子的浓度：c(MoO₄^2-)=0.20mol⋅L⁻¹,c(SO₄^2-)=0.01mol⋅L⁻¹。“结晶”前应先除去SO₄^2-,方法是加入Ba(OH)₂固体。假设加入Ba(OH)₂固体后溶液体积不变,当BaMoO₄开始沉淀时,此时SO₄^2-的浓度_____________。〔已知K_sp(BaSO₄)=1×10⁻¹⁰,K_sp(BaMoO₄)=2.0×10⁻⁸〕

Answer

粉碎固体 2MoS2+7O22MoO3+4SO2 MoO3、SO2 64 坩埚 MoO3+CO32-=MoO42-+CO2↑ 0.001mol/L

【解析】

根据流程：钼精矿(主要成分是MoS2，含少量PbS等)通入空气焙烧，MoS2转化为MoO3，反应为：2MoS2+7O2 2MoO3+4SO2，同时2PbS+3O2 2PbS+2SO2，加入碳酸钠碱浸，反应为：MoO3+Na2CO3=Na2MoO4+CO2↑，溶液还含有铅离子，加入沉淀剂Na2S，将铅离子以PbS的形式除去，废渣为PbS，溶液主要为Na2MoO4溶液，将溶液结晶、重结晶得到Na2MoO4•2H2O，据此分析作答。

(1) 粉碎固体颗粒或者通入过量的空气可以提高矿石的利用率；根据流程“焙烧”时反应的化学方程式为：2MoS2+7O22MoO3+4SO2，其中MoS2的Mo、S元素化合价均升高，发生氧化反应，故氧化产物为MoO3和 SO2；

(2) 由图2可知，6层中存在的固体物质分别为MoS2、MoO3、MoO2，图象分析MoS2、MoO3的物质的量百分比均为18%，根据Mo元素守恒，则MoO2 的物质的量百分比为64%，则x为64；

(3) 由钼酸得到MoO3所用到的硅酸盐材料仪器的名称是瓷坩埚；

(4) Na2CO3的加入与焙烧后的产物即MoO3作用生成CO2↑，而生产的最终产物是钼酸钠晶体，且在后面加入的沉淀剂是为了除去杂质铅的，也就是说钼酸钠在后续过程中没有发生变化，所以反应的化学方程式为 MoO3+Na2CO3=Na2MoO4+CO2↑，则反应的离子方程式为MoO3+CO32-=MoO42-+CO2↑；

(5)已知 c(MoO42-)=0.20mol•L−1，且Ksp(BaMoO4)=2.0×10−8，则当BaMoO4开始沉淀时，c(Ba2+)== mol•L−1=1.0×10−7mol•L−1，此时溶液中c(SO42-)== mol•L−1=1.0×10−3mol•L−1。