Question

【题目】钼(Mo)是一种重要的过渡金属元素,工业上由钼精矿(主要成分是MoS2)制备单质钼和钼酸钠晶体(Na2MoO42H2O)的流程如下：

(1) Na2MoO42H2O中Mo元素的化合价为____；钼精矿焙烧的主要反应中，氧化剂和还原剂物质的量之比为________。

(2)流程中由Na2MoO4溶液获得晶体的操作是_________、过滤、洗涤、干燥。加入Na2CO3溶浸时发生的主要反应的离子方程式为______________。

(3)操作1中，所得Na2MoO4溶液中含SO42+杂质，其中c(MoO42+)0.80mol/L，c(SO42-)=0.04mol/L在结晶前需加入Ba(OH)2固体以除去溶液中的SO42-。当 BaMoO4开始沉淀时，SO42-的去除率是______。[Ksp(BaSO4)=1.1×10-10、Ksp( BaMoO4)=4.0×10-8，溶液体积变化可忽略]

(4)工业上钼精矿在酸性条件下，加入NaNO3溶液，也可以制备钼酸钠,该法的优点是_____。

(5)高纯Mo可用于制造电池级MoS2，Li-MoS2电池是一种性能优异的二次电池，其电池反应为：xLi+nMoS2Lix(MoS2)n，该电池放电时正极反应为______________；充电时Li+移动方向为________(填“由阳极移向阴极”或“由阴极移向阳极”)。

Answer 1

【答案】+6 7：2 蒸发浓缩、冷却结晶 CO32-+MoO3=MoO42-+CO2↑ 94.5% 工艺简单(或能耗低，节约能源) nMoS2+xe-=(MoS2)nx- 由阳极区移向阴极区

【解析】

(1)根据Na为+1价，O为-2价，化合物在元素正负化合价代数和等于0计算；根据钼精矿焙烧时发生反应2MoS2+7O22MoO3+4SO2，结合元素化合价变化与物质氧化性、还原性分析；

(2)Na2MoO4晶体中有结晶水，所以从Na2MoO4溶液获得晶体的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，根据流程示意图书写反应方程式；

(3)根据据钼酸钡和硫酸钡的溶度积计算出溶液中SO42-的浓度，再计算出SO42-的去除率；

(4)从反应过程的步骤、能耗等分析；

(5)电池放电时是原电池，正极发生还原反应，根据物质在元素化合价的变化书写正极反应式；充电时是电解池，阳离子移向负电荷较多的电极区。

(1)根据Na为+1价，O为-2价，化合物在元素正负化合价代数和等于0可知Mo元素的化合价等于+6价；钼精矿焙烧时发生反应2MoS2+7O22MoO3+4SO2，在该反应中，O元素的化合价由反应前的O2中的0价变为反应后MoO3、SO2中的-2价，化合价降低，获得电子，O2作氧化剂；Mo元素的化合价由反应前MoS2中的+2价变为反应后MoO3中的+3价，化合价升高，失去电子；S元素的化合价由反应前MoS2中的-1价变为反应后SO2中的+4价，化合价升高，失去电子,所以MoS2作还原剂，因此钼精矿焙烧的主要反应中，氧化剂和还原剂物质的量之比为7：2；

(2) 由流程信息可知，Na2MoO4晶体中有结晶水、用结晶法获得，所以从Na2MoO4溶液获得晶体的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；根据流程示意图可知MoO3与Na2CO3反应产生Na2MoO4和CO2，则该反应的化学方程式为CO32-+ MoO3=MoO42-+CO2↑；

(3) c(MoO42+)=0.80mol/L，c(SO42-)=0.04mol/L，当 BaMoO4开始沉淀时，c(Ba2+)= mol/L=5.0×10-8mol/L；此时溶液在c(SO42-)=mol/L=2.2×10-3mol/L，所以SO42-的去除率=×100%=94.5%。

(4)工业上钼精矿在酸性条件下，加入NaNO3溶液，也可以制备钼酸钠，采用该法制备步骤大大简化，反应工艺简单，而且反应在溶液中进行，不需要加热，所以反应能耗也大大降低，可以节约能源；

(5)根据电池反应：xLi+nMoS2Lix(MoS2)n，可知中该电池放电时，MoS2在正极上获得电子，发生还原反应，正极的电极反应为nMoS2+xe-=(MoS2) nx-；Li+是阳离子，在充电时会向负电荷较多的阴极移动，Li+移动方向为由阳极移向阴极。