Question

二硫化钼(MoS₂)被誉为“固体润滑剂之王”，利用低品质的辉钼矿(含MoS₂、SiO₂以及 CuFeS₂等杂质)制备高纯二硫化钼的一种生产工艺如图：

回答下列问题：

(1)(NH₄)₂MoO₄中Mo的化合价为_____。

(2)“联合浸出”中HF除去的杂质化学式为_____，“焙烧”时MoS₂转化为MoO₃的化学方程式为_____。

(3)“转化”中加入Na₂S后，(NH₄)₂MoO₄转化为(NH₄)₂MoS₄，写出(NH₄)₂MoS₄与盐酸生成MoS₃的离子方程式_____。

(4)由图分析产生MoS₃沉淀的流程中应选择的最优温度和时间是_____，利用化学平衡原理分析低于或高于最优温度时，MoS₃的产率均下降的原因_____。

(5)高纯MoS₂中存在极微量非整比晶体杂质MoS_2.8，则该杂质中Mo⁴⁺与Mo⁶⁺的物质的量之比为_____。

(6)已知K_sp(BaSO₄)=1.1×10^-10，K_sp(BaMoO₄)=4.0×10^-8，不纯的 Na₂MoO₄溶液中若含少量可溶性硫酸盐杂质，可加入Ba(OH)₂固体除去SO₄^2-(溶液体积变化忽略)，则当SO₄^2-完全沉淀时，溶液中c(MoO₄^2-)<_____mol/L(保留2位有效数字)

Answer

+6 SiO2 2MoS2+7O22MoO3+4SO2 MoS42-+2H+=MoS3↓+H2S↑ 40 ℃、30 min 温度太低不利于H2S 逸出；温度太高，盐酸挥发，溶液c(H+)下降，都不利于反应正向进行 1∶4 3.6×10-3

【解析】

制备高纯二硫化钼的流程为：辉钼矿(含MoS2、SiO2以及CuFeS2等杂质)用盐酸、氢氟酸酸浸，除去CuFeS2、SiO2杂质，得到粗MoS2，将粗MoS2洗涤、干燥、氧化焙烧得到MoO3；再将MoO3氨浸得到(NH4)2MoO4；加入Na2S后，钼酸铵转化为硫代钼酸铵[(NH4)2MoS4]，再加入盐酸，(NH4)2MoS4与盐酸生成MoS3沉淀：MoS42-+2H+=MoS3↓+H2S↑，最后通过干燥、研磨，在氢气、Ar环境下高温获得高纯的二硫化钼MoS2。

(1)化学式中(NH4)2MoO4中，NH4+带一个单位正电荷，O元素为-2价，则Mo的化合价为+6价；

(2)氢氟酸可以与二氧化硅反应得到四氟化硅气体，从而除去SiO2杂质；焙烧过程中钼精矿发生的主要反应的化学方程式为：2MoS2+7O22MoO3+4SO2；

(3)(NH4)2MoS4在溶液中电离出NH4+和MoS42-，MoS42-与盐酸电离产生的H+作用生成MoS3，则另外的生成物是H2S气体，反应的离子反应方程式为：MoS42-+2H+=MoS3↓+H2S↑；

(4)由图象得到40℃的产率最高，30分钟以后产率不再变化，所以产生MoS3沉淀选择d 最优条件是40℃，30min；温度太低，反应MoS42-+2H+=MoS3↓+H2S↑产生的H2S气体不易逸出，不利于生成MoS3；若温度太高，盐酸挥发，导致溶液c(H+)下降，也不利于生成MoS3，所以最优温度为40℃；

(5)设在1 mol的MoS2.8中Mo4+与Mo6+的物质的量分别是x和y，则x+y=1，根据化合价代数之和为0，则有4x+6y=2.8×2，解得x=0.2，y=0.8，所以该杂质中Mo4+与Mo6+的物质的量之比为0.2：0.8=1：4；

(6)已知：Ksp(BaSO4)=1.1×10-10< Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8，所以先沉淀的是BaSO4，则当BaMoO4开始沉淀时，BaSO4已经沉淀完全，所以溶液对于两种沉淀来说都是饱和的，其中的离子浓度都符合沉淀的Ksp表达式：=360=3.6×102，则当SO42-完全沉淀时，溶液中c(SO42-)<1×10-5 mol/L，c(MoO42-)<3.6×102×1×10-5 mol/L=3.6×10-3 mol/L。