Question

【題目】鉬酸鈉晶體(Na2MoO4·2H2O)是無公害型冷卻水系統的金屬緩蝕劑。工業上利用鉬精礦(主要成分是MoS2，含少量PbS等)制備鉬酸鈉的途徑如圖所示：

(1) Na2MoO4·2H2O中鉬元素的化合價是____________

(2)焙燒過程發生的主要反應為MoS2+O2→MoO3+SO2(未配平)，該反應的氧化產物是____________(填化學式)。

(3)堿浸時生成Na2MoO4和一種氣體A，該氣體的電子式為________；沉淀時加入Na2S溶液的目的是______________________

(4)焙燒鉬精礦所用的裝置是多層焙燒爐，圖1為各爐層固體物料的物質的量的百分數(φ)。

第6層焙燒爐中所得MoO3與MoO2的物質的量之比為___________

(5)鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的混合液常作為碳素鋼的緩蝕劑。常溫下，碳素鋼在三種不同介質中的腐蝕速率實驗結果如圖2：

①使碳素鋼的緩蝕效果最優，鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的濃度比應為_______。

②隨著鹽酸和硫酸濃度的增大，碳素鋼在兩者中腐蝕速率產生明顯差異的主要原因是__________________________________。

③空氣中鉬酸鹽對碳鋼的緩蝕原理是在碳鋼表面形成FeMnO4—Fe2O3保護膜。密閉式循環冷卻水系統中的碳鋼管道緩蝕，除需要加入鉬酸鹽外還需加入NaNO2。則NaNO2的作用是_____________________________

Answer 1

【答案】+6 MoO3和SO2 除去Pb2+離子 1：3 1：1 C1-有利于碳鋼的腐蝕，SO不利于碳鋼的腐蝕，使得鋼鐵在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸； 替代空氣中氧氣起氧化劑作用

【解析】

(1)~(3)從流程圖知：先在空氣中灼燒生成MoO3，同時得到對環境有污染的氣體SO2，然后再用純堿溶液溶解MoO3，經過“沉淀”環節除去雜質PbS，即可得到鉬酸鈉溶液，最后結晶得到鉬酸鈉晶體；據此分析解答；

(4)~(6)通過讀圖、從圖片中提取有效信息、結合元素守恒、影響速率的可能因素等知識分析、回答；

(1) 根據化合物中元素化合價代數和為0，Na2MoO4·2H2O中鉬元素的化合價是+6；答案為：+6；

(2) 焙燒過程中MoS2和O2反應生成MoO3和SO2，Mo元素的化合價從+2價升高到+6價、S元素的化合價從1價升高到+4價，O元素的化合價從0價降低到2價，根據得失電子守恒和原子守恒，配平后的化學方程式為，該反應的還原劑是MoS2，則氧化產物是MoO3和SO2；

答案為：MoO3和SO2；

(3由流程圖可知，堿浸時MoO3與Na2CO3反應生成一種氣體A和Na2MoO4，可推知堿浸時發生了反應：，則A為CO2，電子式為；流程圖中“沉淀時”加入Na2S溶液后再過濾，得到的濾液中已經不含鉛元素，則鉛元素轉移到廢渣中，即廢渣含PbS，加入Na2S溶液目的是除去Pb2+離子；

答案為：；除去Pb2+離子；

(4)第6層焙燒爐中所得含鉬元素產物有與MoS2、MoO3與MoO2，其中MoS2與MoO3物質的量百分數均為20%，則MoO2物質的量百分數為60%，則MoO3與MoO2的物質的量之比為1：3；

答案為：1：3；

(5)①根據圖像知當緩蝕劑中鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸均為150mg/L時碳素鋼的緩蝕效果最優，鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的濃度比應為1:1；
答案為：1：1；

②隨著鹽酸和硫酸濃度的增大，碳素鋼在兩者中腐蝕速率產生明顯差異，則二者主要的差別為陰離子不同，可以推測其主要原因是C1-有利于碳鋼的腐蝕，SO不利于碳鋼的腐蝕，使得鋼鐵在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸；

答案為：C1-有利于碳鋼的腐蝕，SO不利于碳鋼的腐蝕，使得鋼鐵在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于硫酸；

③空氣中鉬酸鹽對碳鋼的緩蝕原理是在碳鋼表面形成FeMnO4—Fe2O3保護膜。密閉式循環冷卻水系統中的碳鋼管道緩蝕，除需要加入鉬酸鹽外還需加入NaNO2。則NaNO2的作用是替代空氣中氧氣起氧化劑作用，以便在碳鋼表面形成FeMnO4—Fe2O3保護膜；

答案為：替代空氣中氧氣起氧化劑作用。