Question

19．利用鎳鉬礦（主要含有MoS₂、NiS₂、NiS、FeS₂、SiO₂和C）中含有的碳作還原劑，進(jìn)行選擇性還原熔煉，可以提取鎳鐵合金，同時(shí)得到鉬酸鈉晶體（Na₂MoO₄•2H₂O），其主要流程如圖：

（1）選擇性還原熔煉的優(yōu)點(diǎn)之一是將S元素轉(zhuǎn)化為Na₂S，避免了污染性氣體SO₂的產(chǎn)生．檢驗(yàn)爐氣中是否含有SO₂的方法為將爐氣通入品紅中，若品紅褪色，加熱后又恢復(fù)紅色，證明爐氣中有SO₂，若品紅不褪色，擇爐氣中不含有SO₂
（2）還原熔煉時(shí)，F(xiàn)eS₂發(fā)生的反應(yīng)為3FeS₂+6Na₂CO₃+11C+8O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+6Na₂S+17CO₂，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是，反應(yīng)每轉(zhuǎn)移11mol e^-，生成鐵的質(zhì)量為42g．
（3）水浸液中通入適量CO₂和空氣，然后過(guò)濾，所得濾渣的主要成分為H₂SiO₃．
（4）知鉬酸鈉溶液中c（MoO₄^2-）=0.4 0mol•L^-1，c（CO₃^2-）=0.10mol•L^-1．由鉬酸鈉溶液制備鉬酸鈉晶體時(shí)，需加入Ba（OH）₂固體以除去CO₃^2-．當(dāng)BaMoO₄開始沉淀時(shí)，CO₃^2-的去除率是90%[己知K_sp（BaCO₃）=1×10^-9、K_sp（BaMoO₄）=4.0×10^-8，忽略溶液的體積變化]
（5）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(zhì)中的腐蝕速率實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yīng)1：1
②當(dāng)硫酸的濃度大于90%時(shí)，腐蝕速率幾乎為零，原因是常溫下濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，會(huì)使鐵鈍化
③隨著鹽酸和硫酸濃度的增大，碳素鋼在鹽酸中的腐蝕速率明顯加快，其原因可能是，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明上述結(jié)論：向上述硫酸溶液中加入少量氯化鈉等可溶性氯化物，碳素鋼的腐蝕速率明顯加快．

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）用品紅溶液檢驗(yàn)二氧化硫，將氣體通入品紅中，品紅褪色，加熱后又恢復(fù)紅色，證明有SO₂；
（2）元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，得到氧化產(chǎn)物；反應(yīng)中只有C元素化合價(jià)升高，根據(jù)方程式計(jì)算氧氣物質(zhì)的量，再根據(jù)C元素化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子；
（3）SiO₂是酸性氧化物，能與堿性溶液反應(yīng)，水浸液中含SiO₃^2-，通入二氧化碳，反應(yīng)生成硅酸沉淀；
（4）根據(jù)鉬酸唄和碳酸鋇的溶度積計(jì)算出溶液中碳酸根離子的濃度，在再計(jì)算出SO₄^2-的去除率；
（5））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(diǎn)處；
②濃硫酸有強(qiáng)氧化性，能使金屬表面形成致密的氧化膜保護(hù)層；
③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，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，據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案．

解答 解：（1）用品紅溶液檢驗(yàn)二氧化硫，具體檢驗(yàn)二氧化硫存在的方法為：將爐氣通入品紅中，若品紅褪色，加熱后又恢復(fù)紅色，證明爐氣中有SO₂，若品紅不褪色，擇爐氣中不含有SO₂，
故答案為：將爐氣通入品紅中，若品紅褪色，加熱后又恢復(fù)紅色，證明爐氣中有SO₂，若品紅不褪色，擇爐氣中不含有SO₂；
（2）3FeS₂+6Na₂CO₃+11C+8O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+6Na₂S+17CO₂，反應(yīng)中化合價(jià)升高的元素為C元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+4價(jià)，（11C→11CO₂），化合價(jià)降低的元素為Fe、S、O元素，
Fe由+2價(jià)降低為0價(jià)，（（3FeS₂→3Fe），S由-1價(jià)降低為-2價(jià)，（（3FeS₂→6Na₂S）0由0價(jià)降低為-2價(jià)，（8O₂→17CO₂），C元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+4價(jià)，故CO₂是氧化產(chǎn)物；反應(yīng)中只有C元素化合價(jià)升高，每消耗11mol C時(shí)轉(zhuǎn)移電子為44mol，生成鐵3mol，反應(yīng)每轉(zhuǎn)移11mol e^-，生成鐵$\frac{3}{4}$mol，生成鐵的質(zhì)量為$\frac{3}{4}$mol×56g/mol=42g，
故答案為：CO₂；42g；
（3）SiO₂是酸性氧化物，能與堿性溶液反應(yīng)，水浸液中含SiO₃^2-，通入二氧化碳后發(fā)生反應(yīng)為SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-，故所得到的沉淀為H₂SiO₃，
故答案為：H₂SiO₃；
（4）K_sp（BaMoO₄）=4.0×10^-8，鉬酸鈉溶液中c（MoO₄^2-）=0.4 0mol•L^-1，BaMoO₄開始沉淀時(shí)，溶液中鋇離子的濃度為：c（Ba²⁺）=$\frac{4.0×1{0}^{-8}}{0.4mol/L}$=1×10^-7mol/L，K_sp（BaCO₃）=1×10^-9，溶液中碳酸根離子的濃度為：c（CO₃^2-）=$\frac{1.0×1{0}^{-9}}{1..0×1{0}^{-7}}$mol/L=1.0×10^-2mol/L，原溶液中c（CO₃^2-）=0.10mol•L^-1，碳酸根離子的去除率為：1-$\frac{1.0×1{0}^{-2}}{0.1}$×100%=1-10%≈90%，
故答案為：90%；
（5）①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，即濃度比為1：1，
故答案為：1：1；
②當(dāng)硫酸的濃度大于90%時(shí)，腐蝕速率幾乎為零，原因是常溫下濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，會(huì)使鐵鈍化，起到防腐蝕作用，
故答案為：常溫下濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，會(huì)使鐵鈍化；
③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，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明上述結(jié)論可設(shè)計(jì)為：向上述硫酸溶液中加入少量氯化鈉等可溶性氯化物，碳素鋼的腐蝕速率明顯加快，
故答案為：Cl^-有利于碳鋼的腐蝕，SO₄^2-不利于碳鋼的腐蝕；向上述硫酸溶液中加入少量氯化鈉等可溶性氯化物，碳素鋼的腐蝕速率明顯加快．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了制備鉬酸鈉晶體的方法，側(cè)重考查分析和綜合應(yīng)用知識(shí)的能力，注意分析題中圖示是解題關(guān)鍵，注意沉淀溶解平衡計(jì)算中離子濃度間的關(guān)系，為易錯(cuò)點(diǎn)，本題難度中等．