Question

12．金属钼（Mo）可以增强合金的某些机械性能和耐腐蚀性．下图是化工生产中制备金属钼的实验流程图（已知钼酸为难溶于水和酸的黄色晶体）：

（1）在灼烧钼矿时发生化学反应：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;灼烧\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂，该反应的还原剂是MoS₂．当有1mol MoS₂反应时，还原剂失去电子的物质的量为14mol．
（2）步骤①中，灼烧钼矿时，用于盛放固体的仪器的名称为坩埚．
（3）写出步骤②中发生反应的离子方程式2NH₃•H₂O+MoO₃=2NH₄⁺+MoO₄^2-+H₂O．
（4）在步骤③中需要加入过量硝酸，检验硝酸过量的操作为静置后，向上层清液中继续滴加硝酸，若无明显现象，则硝酸过量．
（5）某同学拟选用如下装置，用氢气还原三氧化钼，同时检验该反应的氧化产物，根据要求回答下列问题．

①若两次使用到C装置，则装置D中所盛的药品是无水硫酸铜（填试剂名称）．
②根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后，装入药品；打开分液漏斗活塞后a→c→b→d（请按正确的顺序填入下列步骤的代号）．
a．收集气体并检验其纯度b．停止加热，充分冷却
c．加热反应一段时间d．关闭分液漏斗活塞，停止通氢气
（6）化学分析中，常用沉淀法测定金属的含量．若称取三氧化钼粗产品m g，用浓氨水溶解后，再滴加足量的硝酸使其完全转化为钼酸沉淀，此时消耗0.2mol/L HNO₃溶液250mL，则粗产品中三氧化钼的含量为$\frac{3.6}{m}$×100%（请用含m的表达式表示）．

Answer 1

分析 辉钼矿（主要成分是MoS₂）在空气中燃烧生成MoO₃和SO₂，尾气含SO₂用浓氨水吸收，MoO₃加浓氨水生成钼酸铵溶液，过滤除去杂质，在钼酸铵溶液中加足量硝酸，生成钼酸，钼酸为难溶于水和酸的黄色晶体，过滤得到钼酸晶体高温分解生成MoO₃，在高温条件下用氢气还原得到金属钼，
（1）反应：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;灼烧\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂中，钼从+4价升为+6价，硫从-2价升为+4价，据此判断还原剂，每摩尔MoS₂参加反应失去14mol电子，据此答题；
（2）灼烧固体通常在坩埚中进行；
（3）步骤②中MoO₃加浓氨水生成钼酸铵溶液，根据电荷守恒书写反应的离子方程式；
（4）在步骤③中需要加入硝酸会产生钼酸沉淀，据此可判断硝酸是否过量；
（5）①装置A是用来产生氢气，若两次使用到C装置，则C装置应是一次除去氢气水份，另一处是在装置的最后防止空气中的水进入装置，则D装置可用来检验反应生成的水；
②根据实验装置图可知，实验时打开分液漏斗活塞后，用氢气将装置中空气排尽，因为氢气是可燃性气体，所以要验纯，再在B处加热，实验结束时先在B处停止加热继续通氢气，将钼冷却再停止通氢气，据此答题；
（6）反应中硝酸的物质的量为0.2mol/L×250mL=0.05mol，根据（NH₄）₂MoO₄和硝酸反应的关系式（NH₄）₂MoO₄～2HNO₃可知，（NH₄）₂MoO₄的物质的量为0.025mol，根据钼元素守恒进行计算．

解答 解：辉钼矿（主要成分是MoS₂）在空气中燃烧生成MoO₃和SO₂，尾气含SO₂用浓氨水吸收，MoO₃加浓氨水生成钼酸铵溶液，过滤除去杂质，在钼酸铵溶液中加足量硝酸，生成钼酸，钼酸为难溶于水和酸的黄色晶体，过滤得到钼酸晶体高温分解生成MoO₃，在高温条件下用氢气还原得到金属钼，
（1）反应：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;灼烧\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂中，钼从+4价升为+6价，硫从-2价升为+4价，所以该反应的还原剂为MoS₂，每摩尔MoS₂参加反应失去14mol电子，所以还原剂失去电子的物质的量为14mol，
故答案为：MoS₂；14mol；
（2）灼烧固体通常在坩埚中进行，所以用于盛放固体的仪器的名称为坩埚，
故答案为：坩埚；
（3）步骤②中MoO₃加浓氨水生成钼酸铵溶液，反应的离子方程式为2NH₃•H₂O+MoO₃=2NH₄⁺+MoO₄^2-+H₂O，
故答案为：2NH₃•H₂O+MoO₃=2NH₄⁺+MoO₄^2-+H₂O；
（4）在步骤③中需要加入硝酸会产生钼酸沉淀，所以判断硝酸是否过量的操作为静置后，向上层清液中继续滴加硝酸，若无明显现象，则硝酸过量，
故答案为：静置后，向上层清液中继续滴加硝酸，若无明显现象，则硝酸过量；
（5）①装置A是用来产生氢气，若两次使用到C装置，则C装置应是一次除去氢气水份，另一处是在装置的最后防止空气中的水进入装置，则D装置可用来检验反应生成的水，D装置中可装无水硫酸铜，
故答案为：无水硫酸铜；
②根据实验装置图可知，实验时打开分液漏斗活塞后，用氢气将装置中空气排尽，因为氢气是可燃性气体，所以要验纯，再在B处加热，实验结束时先在B处停止加热继续通氢气，将钼冷却再停止通氢气，所以操作顺序为a→c→b→d，
故答案为：a、c、b、d；
（6）反应中硝酸的物质的量为0.2mol/L×250mL=0.05mol，根据（NH₄）₂MoO₄和硝酸反应的关系式（NH₄）₂MoO₄～2HNO₃可知，（NH₄）₂MoO₄的物质的量为0.025mol，根据钼元素守恒，三氧化钼的物质的量为0.025mol，其质量为0.025mol×144g/mol=3.6g，故粗产品中三氧化钼的含量为$\frac{3.6}{m}$×100%，
故答案为：$\frac{3.6}{m}$×100%．

点评 本题考查物质的性质、混合物的分离提纯及实验流程，把握流程中发生的反应及操作为解答的关键，侧重分析能力及知识综合应用能力的考查，题目难度中等．