Question

5．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）NaClO的電子式是．
（2）寫出焙燒時生成MoO₃的化學(xué)方程式為2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂．
（3）途徑I堿浸時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為MoO₃+Na₂CO₃═Na₂MoO₄+CO₂↑．
（4）途徑Ⅱ氧化時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MoS₂+9ClO^-+6OH^-=MoO₄^2-+9Cl^-+2SO₄^2-+3H₂O．
（5）分析純的鉬酸鈉常用鉬酸銨[（NH₄）₂MoO₄]和氫氧化鈉反應(yīng)來制取，若將該反應(yīng)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(xué)式是（NH₄）₂CO₃或（NH₄）₂SO₃．
（6）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)中的腐蝕速率實驗結(jié)果如圖2：

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)為1：1．
②當(dāng)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(qiáng)氧化性，會使鐵鈍化．
③試分析隨著鹽酸和硫酸濃度的增大，碳素鋼在兩者中腐蝕速率產(chǎn)生明顯差異的主要原因是Cl^-有利于碳鋼的腐蝕，SO₄^2-不利于碳鋼的腐蝕．
（7）鋰和二硫化鉬形成的二次電池的總反應(yīng)為：xLi+nMoS₂$?_{充電}^{放電}$Li_x（MoS₂）_n．則電池放電時的正極反應(yīng)式是：nMoS₂+xLi⁺+xe^-=Li_x（MoS₂）_n．

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(jié)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(jié)晶后得到鉬酸鈉晶體；據(jù)此分析解答：
（1）NaClO是離子型化合物，含有Na⁺和ClO^-；
（2）焙燒時鉬精礦（主要成分是MoS₂）與空氣中的氧氣反應(yīng)生成MoO₃和 SO₂；
（3）途徑I堿浸時MoO₃和純堿溶液反應(yīng)生成鉬酸鈉，同時得到CO₂氣體，反應(yīng)方程式為MoO₃+Na₂CO₃=Na2MoO₄+CO₂↑；
（4）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(yīng)方程式；
（5）四鉬酸銨[（NH₄）₂MoO₄]和氫氧化鈉反應(yīng)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(yīng)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；
（6）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；
（7）根據(jù)鋰和二硫化鉬形成的二次電池的總反應(yīng)為：xLi+nMoS₂$?_{充電}^{放電}$Li_x（MoS₂）_n，可知鋰是還原劑，在負(fù)極發(fā)生氧化反，是還原劑在正極發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此書寫電池放電時的正極反應(yīng)式．

解答 解：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(jié)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(jié)晶后得到鉬酸鈉晶體；據(jù)此分析解答：
（1）離子化合物NaClO的電子式為，故答案為：；
（2）焙燒時鉬精礦（主要成分是MoS₂）與空氣中的氧氣反應(yīng)生成MoO₃和 SO₂，反應(yīng)的方程式為2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MoO₃+4 SO₂，
故答案為：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MoO₃+4 SO₂；
（3）途徑I堿浸時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為MoO₃+Na₂CO₃═Na₂MoO₄+CO₂↑，
故答案為：MoO₃+Na₂CO₃═Na₂MoO₄+CO₂↑；
（4）途徑Ⅱ用NaClO在堿性條件下氧化MoO₃，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnS₂+9ClO^-+6OH^-=MoO₄^2-+9Cl^-+2SO₄^2-+3H₂O，
故答案為：MoS₂+9ClO^-+6OH^-=MoO₄^2-+9Cl^-+2SO₄^2-+3H₂O；
（5）CO₂和NH₃一起通入水中生成的正鹽為碳酸銨，化學(xué)式為（NH₄）₂CO₃，如果是SO₂氣體則生成正鹽為（NH₄）₂SO₃，
故答案為：（NH₄）₂CO₃或（NH₄）₂SO₃；
（6）①根據(jù)圖示可知，當(dāng)鉬酸鈉、月桂酸肌氨酸濃度相等時，腐蝕速率最小，腐蝕效果最好，即濃度比為1：1，答案為：1：1；
②當(dāng)硫酸的濃度大于90%時，腐蝕速率幾乎為零，原因是常溫下濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，會使鐵鈍化，起到防腐蝕作用，
故答案為：常溫下濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，會使鐵鈍化；
③由圖示數(shù)據(jù)可知，碳鋼在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸的腐蝕速度；硫酸濃度增大變成濃硫酸后，發(fā)生了鈍化現(xiàn)象，腐蝕速度很慢，
故答案為：Cl^-有利于碳鋼的腐蝕，SO₄^2-不利于碳鋼的腐蝕；
（7）根據(jù)鋰和二硫化鉬形成的二次電池的總反應(yīng)為：xLi+nMoS₂$?_{充電}^{放電}$Li_x（MoS₂）_n，可知鋰是還原劑，在負(fù)極發(fā)生氧化反，是還原劑在正極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極反應(yīng)式為nMoS₂+xLi⁺+xe^-=Li_x（MoS₂）_n，
故答案為：nMoS₂+xLi⁺+xe^-=Li_x（MoS₂）_n．

點(diǎn)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(xué)用語分析反應(yīng)原理、電化學(xué)知識，解題關(guān)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．