Question

12．钼酸钠晶体（Na₂MoO₄•2H₂O）是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂．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1所示：

（1）NaClO的电子式是
（2）写出焙烧时生成MoO₃的化学方程式为2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂
（3）途径I碱浸时发生反应的化学反应方程式为MoO₃+Na₂CO₃═Na₂MoO₄+CO₂↑
（4）途径Ⅱ氧化时发生反应的离子方程式为MoS₂+9ClO^-+6OH^-=MoO₄^2-+9Cl^-+2SO₄^2-+3H₂O
（5）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所产生的尾气一起通入水中，得到正盐的化学式是（NH₄）₂CO₃或（NH₄）₂SO₃
（6）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图2：

①要使碳素钢的缓蚀效果最优，钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度比应为1：1．
②当硫酸的浓度大于90%时，腐蚀速率几乎为零，原因是常温下浓硫酸具有强氧化性，会使铁钝化．
③试分析随着盐酸和硫酸浓度的增大，碳素钢在两者中腐蚀速率产生明显差异的主要原因是Cl^-有利于碳钢的腐蚀，SO₄^2-不利于碳钢的腐蚀．
（7）锂和二硫化钼形成的二次电池的总反应为：xLi+nMoS₂$?_{充电}^{放电}$Li_x（MoS₂）_n．则电池放电时的正极反应式是：nMoS₂+xLi⁺+xe^-=Li_x（MoS₂）n．

Answer 1

分析 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；据此分析解答：
（1）NaClO是离子型化合物，含有Na⁺和ClO^-；
（2）焙烧时钼精矿（主要成分是MoS₂）与空气中的氧气反应生成MoO₃和 SO₂；
（3）途径I碱浸时MoO₃和纯碱溶液反应生成钼酸钠，同时得到CO₂气体，反应方程式为MoO₃+Na₂CO₃=Na2MoO₄+CO₂↑；
（4）途径Ⅱ用NaClO在碱性条件下氧化MoO₃，得到钼酸钠和NaCl和水，据此可写出离子反应方程式；
（5）四钼酸铵[（NH₄）₂MoO₄]和氢氧化钠反应可生成NH₃，途径Ⅰ中生成的气体有CO₂和SO₂，将NH₃和CO₂或SO₂一起通入水中可生成碳酸盐或亚硫酸盐和水，反应方程式为CO₂+2NH₃+H₂O=（NH₄）₂CO₃或NH₃+H₂O+CO₂=NH₄HCO₃，前者生成的盐为正盐，后者为酸式盐；
（6）①根据图象分析，在缓蚀剂中碳钢的腐蚀速率速率最小，腐蚀效果最好，最好的腐蚀效果在中点处；
②浓硫酸有强氧化性，能使金属表面形成致密的氧化膜保护层；
③根据图示数据分析碳钢在盐酸和硫酸中腐蚀速率随酸的浓度变化有明显差异的原因；
（7）根据锂和二硫化钼形成的二次电池的总反应为：xLi+nMoS₂$?_{充电}^{放电}$Li_x（MoS₂）_n，可知锂是还原剂，在负极发生氧化反，是还原剂在正极发生氧化反应，据此书写电池放电时的正极反应式．

解答 解：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；据此分析解答：
（1）离子化合物NaClO的电子式为，故答案为：；
（2）焙烧时钼精矿（主要成分是MoS₂）与空气中的氧气反应生成MoO₃和 SO₂，反应的方程式为2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MoO₃+4 SO₂，
故答案为：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MoO₃+4 SO₂；
（3）途径I碱浸时发生反应的化学方程式为MoO₃+Na₂CO₃═Na₂MoO₄+CO₂↑，
故答案为：MoO₃+Na₂CO₃═Na₂MoO₄+CO₂↑；
（4）途径Ⅱ用NaClO在碱性条件下氧化MoO₃，发生反应的离子方程式为MnS₂+9ClO^-+6OH^-=MoO₄^2-+9Cl^-+2SO₄^2-+3H₂O，
故答案为：MoS₂+9ClO^-+6OH^-=MoO₄^2-+9Cl^-+2SO₄^2-+3H₂O；
（5）CO₂和NH₃一起通入水中生成的正盐为碳酸铵，化学式为（NH₄）₂CO₃，如果是SO₂气体则生成正盐为（NH₄）₂SO₃，
故答案为：（NH₄）₂CO₃或（NH₄）₂SO₃；
（6）①根据图示可知，当钼酸钠、月桂酸肌氨酸浓度相等时，腐蚀速率最小，腐蚀效果最好，即浓度比为1：1，答案为：1：1；
②当硫酸的浓度大于90%时，腐蚀速率几乎为零，原因是常温下浓硫酸具有强氧化性，会使铁钝化，起到防腐蚀作用，
故答案为：常温下浓硫酸具有强氧化性，会使铁钝化；
③由图示数据可知，碳钢在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸的腐蚀速度；硫酸浓度增大变成浓硫酸后，发生了钝化现象，腐蚀速度很慢，
故答案为：Cl^-有利于碳钢的腐蚀，SO₄^2-不利于碳钢的腐蚀；
（7）根据锂和二硫化钼形成的二次电池的总反应为：xLi+nMoS₂$?_{充电}^{放电}$Li_x（MoS₂）_n，可知锂是还原剂，在负极发生氧化反，是还原剂在正极发生氧化反应，正极反应式为nMoS₂+xLi⁺+xe^-=Li_x（MoS₂）_n，
故答案为：nMoS₂+xLi⁺+xe^-=Li_x（MoS₂）n．

点评 本题考查制备钼酸钠晶体的工业制备方法，涉及利用化学用语分析反应原理、电化学知识，解题关键是分析题中图示，最后一问有一定的难度，容易出错，本题难度较大．