Question

钼酸钠晶体(Na₂MoO₄•2H₂O)是一种金属腐蚀抑制剂。如图是利用钼精矿(主要成分是MoS₂，含少量PbS等)为原料生产钼酸钠晶体的工艺流程图。

(1) Na₂MoO₄•2H₂O中钼元素的化合价是_____；在焙烧炉中，空气从炉底进入，矿石经粉碎后从炉顶进入，这样处理的目的是_____

(2)“焙烧”时MoS₂转化为MoO₃，写出该反应的化学方程式：_____，反应中氧化产物是_____(填化学式)。

(3)“浸取”时含钼化合物发生反应的离子方程式为___________；“结晶”前需向滤液中加入Ba(OH)₂固体以除去CO₃^2-。若滤液中c(MoO₄^2-)= 0.40 mol • L^-1，c(CO₃^2-)= 0.10 mol•L^-1，当BaMoO₄开始沉淀时，CO₃^2-的去除率是_____% ［已知：K_sp(BaCO₃)=1×10^-9，K_sp(BaMoO₄)=4.0×l0^-8］。

(4)“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流程中所产生的气体一起通入水中，得到正盐的化学式为_____。

(5)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所示：

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_____

②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，其原因可能是_____。

Answer

+6 增大固气接触面积，加快反应速率，提高原料利用率 2MoS2+7O22MoO3+4SO2 MoO3、SO2 MoO3+CO32-=MoO42-+CO2↑ 90% (NH4)2CO3、(NH4)2SO3 1:1 酸浓度较低时，Cl-对碳钢的腐蚀作用大于SO42-，使碳钢在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸，随着酸浓度增大，硫酸会使钢铁钝化，腐蚀速率减慢

【解析】

“焙烧”：氧气将MoS2、PbS氧化成MoO3、PbO、SO2；“浸取”：主要反应为MoO3和Na2CO3溶液反应生成Na2MoO4和CO2；“过滤”：Ba(OH)2将过量的CO32-转化为BaCO3沉淀，通过“过滤”将BaCO3、PbO除去；“结晶”：通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到粗Na2MoO4•2H2O固体；通过“重结晶”得Na2MoO4•2H2O，据此解答。

(1)根据化合物中元素化合价代数和为0可知Na2MoO4•2H2O中钼元素的化合价为+6价，矿石经粉碎及从炉顶进入可增大固气接触面积，加快反应速率，同时使原料中的MoS2尽可能反应，提高原料利用率，故答案为：+6；增大固气接触面积，加快反应速率，提高原料利用率；

(2)“焙烧”：氧气将MoS2氧化成MoO3、SO2，反应的方程式为：2MoS2+7O22MoO3+4SO2，氧化产物为MoO3、SO2，故答案为：2MoS2+7O22MoO3+4SO2；MoO3、SO2；

(3)“浸取”：主要反应为MoO3和Na2CO3溶液反应生成Na2MoO4和CO2，反应的离子方程式为：MoO3+CO32-=MoO42-+CO2↑。Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8，c(MoO42-)=0.40 mol • L-1，由Ksp(BaMoO4=得：当BaMoO4开始沉淀时，c(Ba2+)==10-7mol/L，由Ksp(BaCO3)=得，此时溶液中c(CO32-)==10-2mol/L，所以，CO32-的去除率=，故答案为：MoO3+CO32-=MoO42-+CO2↑；90%；

(4)(NH4)2MoO4和NaOH反应生成Na2MoO4、H2O和NH3，流程中产生的气体为SO2、CO2，SO2、NH3、CO2通入水中可产生(NH4)2CO3、(NH4)2SO3两种正盐，故答案为：(NH4)2CO3、(NH4)2SO3；

(5)①由图可知，碳素钢的缓蚀效果最优时，钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度都为150mg/L，即二者浓度比为1:1，故答案为：1:1；

②从图上看，相同浓度的盐酸比相同浓度的硫酸腐蚀碳钢的速率大的多，一方面，二者的阴离子不同，可能是酸浓度较低时，Cl-对碳钢的腐蚀作用大于SO42-，使碳钢在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸，另一方面，随着酸浓度增大，浓硫酸会使钢铁钝化，腐蚀速率减慢，故答案为：酸浓度较低时，Cl-对碳钢的腐蚀作用大于SO42-，使碳钢在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸，随着酸浓度增大，硫酸会使钢铁钝化，腐蚀速率减慢。