Question

钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图。

（1）写出在高温下发生反应①的化学方程式______________________________________________

（2）生产中用足量的浓氨水吸收反应①的尾气合成肥料，写出该反应的离子方程式：________________________________

（3）如果在实验室模拟操作1和操作2，则需要使用的主要玻璃仪器有_______________________

（4）某同学利用下图所示装置来制备氢气，利用氢气还原三氧化钼，根据要求回答问题：

① 请设计一个实验方案验证H₂的还原性并检验其氧化产物，其装置连接顺序是___________

② 在烧瓶A中加入少量硫酸铜的目的是____________________________

③ 两次使用D装置，其中所盛的药品依次是____________________、______________________

（5）工业上制备还原性气体CO和H₂的反应原理为CO₂ + CH₄2CO + 2H₂      CH₄ + H₂OCO + 3H₂，含甲烷体积分数为80%的a L(标准状况)天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应，甲烷转化率为90%，用产生的还原性气体(CO和H₂)还原MoO₃制钼，理论上能生产钼的质量为________________ (保留两位小数，钼的相对原子质量为96)

Answer

2MoS2 + 7O22MoO3 + 4SO2 SO2 + 2NH3·H2O=== 2NH4+ + SO32－+ H2O 烧杯、漏斗、玻璃棒 ACBDD 加快反应速率 无水硫酸铜 碱石灰 4.11a g

【解析】

根据流程图分析主要反应和主要操作，完成化学方程式、选择所需仪器。根据实验目的，设计相关实验，并防止空气的影响。根据化学反应计量关系，进行有关计算。

（1）据流程图找出反应①的反应物、生成物，并用化合价升降法配平，得2MoS2 + 7O22MoO3 + 4SO2；

（2）足量的浓氨水吸收SO2生成正盐，离子方程式为SO2 + 2NH3·H2O＝ 2NH4+ + SO32－+ H2O；

（3）步骤②得固体和溶液，操作1为过滤。步骤③复分解反应能进行，则钼酸难溶于水，操作2为过滤。需要使用的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；

（4）①制备H2并还原MoO3可证明其还原性，用无水硫酸铜检验氧化产物水，必须对氢气干燥，并防止空气中水汽干扰。故装置连接顺序是ACBDD。

②在烧瓶A中加入少量硫酸铜，可形成原电池，加快生成氢气的速率。

③第一次使用D装置，所盛药品为无水硫酸铜，用于检验氧化产物水。第二次使用D装置，所盛药品为碱石灰等，防止空气中的水汽使无水硫酸铜变蓝。

（5）据CO2 + CH42CO + 2H2、CH4 + H2OCO + 3H2，当二氧化碳和水蒸气足量时，CH4 ~ 4(CO + H2)；又据MoO3 +3CO＝Mo +3CO2、MoO3 +3H2＝Mo +3H2O，有3(CO + H2) ~ Mo，故3CH4 ~ 4Mo。则m(Mo)＝×80%×90%××96g·mol-1＝4.11a g。