Question

1．鉬（Mo）是一種過渡金屬元素，通常用作合金及不銹鋼的添加劑，這種元素可增強(qiáng)合金的強(qiáng)度、硬度、可焊性及韌性，還可增強(qiáng)其耐高溫及耐腐蝕性能．如圖是化工生產(chǎn)中制備金屬鉬的主要流程圖，已知鉬酸難溶于水．

（1）寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂ ．
（2）寫出反應(yīng)②的化學(xué)方程式：MoO₃+2NH₃•H₂O=（NH₄）₂MoO₄．
（3）反應(yīng)①的尾氣可以用碳酸鈉溶液吸收．已知

化學(xué)式	電離常數(shù)
H2SO3	K1=1.3×10-2，K2=6.2×10-8
H2CO3	K1=4.3×10-7，K2=5.6×10-11

根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)可知，在溶液中不能大量共存的微粒是
A．HCO₃^-、HSO₃^-    B HCO₃^-、SO₃^2-
C．HCO₃^-、H₂SO₃   D HSO₃^-、CO₃^2-
向過量碳酸鈉溶液中通人少量二氧化硫，寫出反應(yīng)的離子方程式：2CO₃^2-+SO₂+H₂O=SO₃^2-+2HCO₃^-．
（4）如果在實(shí)驗(yàn)室模擬操作1和操作2，則需要使用的主要玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒．
（5）工業(yè)上制備還原性氣體CO和H₂的反應(yīng)原理為CO₂+CH₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO+2H₂，CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+3H₂．含甲烷體積分?jǐn)?shù)為80%的10L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）天然氣與足量二氧化碳和水蒸氣的混合物在高溫下反應(yīng)，甲烷轉(zhuǎn)化率為90%，用產(chǎn)生的還原性氣體（CO和H₂）還原MoO₃制鉬，理論上能生產(chǎn)鉬的質(zhì)量為41.1g（小數(shù)點(diǎn)后保留1位，鉬的相對(duì)原子質(zhì)量為96）．

Answer 1

分析 鉬礦（主要成分是MoS₂）在空氣中燃燒生成MoO₃和SO₂，二氧化硫?qū)儆谒嵝匝趸�物，能被堿液吸收，所以尾氣含SO₂用濃氨水吸收，二氧化硫具有還原性，則同時(shí)通入氧氣生成硫酸銨；MoO₃加濃氨水生成鉬酸銨溶液，過濾除去雜質(zhì)，在鉬酸銨溶液中加足量鹽酸，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成鉬酸和氯化銨，鉬酸為難溶于水和酸的黃色晶體，過濾得到鉬酸晶體高溫分解生成MoO₃，在高溫條件下用氫氣還原得到金屬鉬，
（1）反應(yīng)①為MoS₂與氧反應(yīng)生成MoO₃和SO₂，根據(jù)元素守恒書寫化學(xué)方程式；
（2）反應(yīng)②為MoO₃與濃氨水反應(yīng)生成（NH₄）₂MoO₄；
（3）根據(jù)題中電離常數(shù)可知，HCO₃^-與H₂SO₃反應(yīng)生成H₂CO₃、HSO₃^-，HSO₃^-與CO₃^2-反應(yīng)生成 HCO₃^-、SO₃^2-，據(jù)此判斷；向過量碳酸鈉溶液中通人少量二氧化硫，生成亞硫酸鈉和碳酸氫鈉；
（4）根據(jù)流程分析可知，操作1和操作2均為過濾，過濾需要使用的主要玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒，據(jù)此答題；
（5）含甲烷體積分?jǐn)?shù)為80%的10L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）天然氣與足量二氧化碳和水蒸氣的混合物在高溫下反應(yīng)，甲烷轉(zhuǎn)化率為90%，則參加反應(yīng)的甲烷的物質(zhì)的量為$\frac{10×0.8×0.9}{22.4}$mol=0.32mol，根據(jù)方程式CO₂+CH₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO+2H₂，CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+3H₂可知，每摩爾甲烷能生成CO、H₂總物質(zhì)的量為4mol，根據(jù)電子得失守恒可知，每摩爾CO或H₂都能產(chǎn)生$\frac{1}{3}$molMo，所以有關(guān)系式CH₄～$\frac{4}{3}$Mo，據(jù)此可計(jì)算出理論上能生產(chǎn)鉬的質(zhì)量；

解答 解：（1）反應(yīng)①為MoS₂與氧反應(yīng)生成MoO₃和SO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂ ，
故答案為：2MoS₂+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MoO₃+4SO₂ ；
（2）反應(yīng)②為MoO₃與濃氨水反應(yīng)生成（NH₄）₂MoO₄，反應(yīng)方程式為MoO₃+2NH₃•H₂O=（NH₄）₂MoO₄，
故答案為：MoO₃+2NH₃•H₂O=（NH₄）₂MoO₄；
（3）根據(jù)題中電離常數(shù)可知，HCO₃^-與H₂SO₃反應(yīng)生成H₂CO₃、HSO₃^-，所以HCO₃^-與H₂SO₃不能共存，HSO₃^-與CO₃^2-反應(yīng)生成 HCO₃^-、SO₃^2-，所以HSO₃^-與CO₃^2-不能共存，故選CD，向過量碳酸鈉溶液中通人少量二氧化硫，生成亞硫酸鈉和碳酸氫鈉，反應(yīng)的離子方程式為2CO₃^2-+SO₂+H₂O=SO₃^2-+2HCO₃^-，
故答案為：CD；2CO₃^2-+SO₂+H₂O=SO₃^2-+2HCO₃^-；
（4）根據(jù)流程分析可知，操作1和操作2均為過濾，過濾需要使用的主要玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒，
故答案為：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（5）含甲烷體積分?jǐn)?shù)為80%的10L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）天然氣與足量二氧化碳和水蒸氣的混合物在高溫下反應(yīng)，甲烷轉(zhuǎn)化率為90%，則參加反應(yīng)的甲烷的物質(zhì)的量為$\frac{10×0.8×0.9}{22.4}$mol=0.321mol，根據(jù)方程式CO₂+CH₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO+2H₂，CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+3H₂可知，每摩爾甲烷能生成CO、H₂總物質(zhì)的量為4mol，根據(jù)電子得失守恒可知，每摩爾CO或H₂都能產(chǎn)生$\frac{1}{3}$molMo，所以有關(guān)系式CH₄～$\frac{4}{3}$Mo，所以理論上能生產(chǎn)鉬的質(zhì)量為0.321mol×$\frac{4}{3}$×96g/mol=41.1g，
故答案為：41.1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，明確每一步發(fā)生的反應(yīng)、操作方法是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是（5）題計(jì)算，注意甲烷和氫氣與CO以及鉬之間的關(guān)系，為易錯(cuò)點(diǎn)．