Question

【題目】鉬(Mo)是一種難熔稀有金屬，我國的鉬儲量居世界前列，鉬及其合金在冶金、環保和航天等方面有著廣泛的應用。

(1)Mo可被發煙硝酸及氫氟酸氧化生成X和Y(少量)，X和Y中Mo價態相同，硝酸本身被還原為NO2，該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為6：1，則Mo在氧化產物中的化合價為___________；

(2)已知：2Mo(s)+3O2(g)===2MoO3(s) △H1；

MoS2(s)+2O2(g)===Mo(s)+2SO2(g) △H2。

寫出MoS2(s)與氧氣反應生成MoO3(s)的熱化學方程式_____________________________；

(3)碳酸鈉作固硫劑并用氫還原輝鉬礦的原理為

MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO (g)+4H2O(g)+2Na2S(s) △H，實驗測得平衡時的有關變化曲線如圖所示。

(a)不同壓強下溫度與H2平衡轉化率的關系

(b)0.1MPa下溫度與平衡時氣體成分的關系

①由圖(a)可知，該反應△H___________0(填“>”或“<”)，p1、p2、p3由大到小的順序為___________；

②由圖(b)可知，B點時H2的平衡轉化率為___________；

③A點對應的平衡常數K=___________(MPa)2。(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)

(4)電氧化法提純鉬的原理：將輝鉬礦(MoS2)放入裝有食鹽水的電解槽中，用惰性電極電解，MoS2被氧化為MoO42－和SO42－。

①輝鉬礦應放入電解槽的___________(填“陰極區”或“陽極區”)；

②陰極的電極反應式為_________________________________。

Answer 1

【答案】+6 2MoS2(s)+7O2(g)=2MoO3(s)+4SO2(g) △H=△H1+2△H2 ＞ p1<p2<p3 66.7% 4×10-4 陽極區 2H2O+2e-=H2↑+2OH-

【解析】

(1)根據電子守恒確定Mo在氧化產物中的化合價；

(2) ①2Mo(s)+3O2(g)═2MoO3(s)△H1，②MoS2(s)+2O2(g)═Mo(s)+2SO2(g)△H2，根據蓋斯定律可知，②×2+①得到2MoS2(s)+7O2(g)═2MoO3(s)+4SO2(g)；

(3)①升高溫度平衡向吸熱反應方向移動，增大壓強平衡向氣體總物質的量減小的方向移動；

②由圖(b)可知，B點時H2的體積分數為25%，設起始時氫氣的物質的量為1mol，此時氫氣的轉化率為α，則：

MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO (g)+4H2O(g)+2Na2S(s)

起始物質的量(mol) 1 0 0

變化物質的量(mol) α 0.5α α

平衡物質的量(mol) 1-α 0.50α α

=25%，即可解得α；

③圖1中A點氫氣和水蒸氣的體積分數相等，均為40%，而由反應方程式可知一氧化碳的體積分數為水蒸氣的一半，即為20%，說明氫氣、一氧化碳和水蒸氣的物質的量之比為2：1：2，由此根據表達式求Kp；

(4)電解池的陽極發生氧化反應，陰極發生還原反應，并結合MoS2被氧化為MoO42－和SO42－分析解題。

(1)Mo可被發煙硝酸及氫氟酸氧化生成X和Y(少量)，X和Y中Mo價態相同，設Mo在氧化產物中的化合價為x價，則Mo元素從0價升高為x價，而硝酸本身被還原為NO2，氮元素從+5價降為+4價，在該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為6：1，根據電子守恒可知：6×(5-4)=1×(x-0)，解得：x=+6，即Mo在氧化產物中的化合價為+6；

(2)已知①2Mo(s)+3O2(g)═2MoO3(s)△H1，②MoS2(s)+2O2(g)═Mo(s)+2SO2(g)△H2，由蓋斯定律計算②×2+①得：2MoS2(s)+7O2(g)═2MoO3(s)+4SO2(g)△H=△H1+2△H2；

(3) ①升高溫度平衡向吸熱反應方向移動，由圖像(a)可知升高溫度，氫氣的轉化率增大，說明平衡正向移動，正方向為吸熱反應，即該反應△H>0；增大壓強平衡向氣體總物質的量減小的方向移動，對MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO (g)+4H2O(g)+2Na2S(s)可知，增大平衡逆向移動，氫氣的轉化率降低，則由圖像(a)可知p1<p2<p3；

②由圖(b)可知，B點時H2的體積分數為25%，設起始時氫氣的物質的量為1mol，此時氫氣的轉化率為α，則：

MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO (g)+4H2O(g)+2Na2S(s)

起始物質的量(mol) 1 0 0

變化物質的量(mol) α 0.5α α

平衡物質的量(mol) 1-α 0.50α α

=25%，解得：α=66.7%，即B點時H2的平衡轉化率為66.7%；

③圖1中A點氫氣和水蒸氣的體積分數相等，均為40%，而由反應方程式可知一氧化碳的體積分數為水蒸氣的一半，即為20%，說明氫氣、一氧化碳和水蒸氣的物質的量之比為2：1：2，Kp==4×10-4，；

(4)電氧化法提純鉬的原理：將輝鉬礦(MoS2)放入裝有食鹽水的電解槽中，用性電極電解，

①用惰性電極電解時，陽極發生氧化反應，則MoS2被氧化為MoO42－和SO42－，輝鉬礦應放入電解槽的陽極區；

②電解池的陰極發生還原反應，則陰極的電極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-。