微专题17金属及其化合物制备流程（Mo）-备战2022年高考化学考点微专题（解析版）

1、微专题17 金属及其化合物制备流程（Mo）一、物质概况：钼是一种金属元素，元素符号：Mo，英文名称：Molybdenum，原子序数42，是VIB族金属。钼的密度为10.2g/cm，熔点为2610，沸点为5560。钼是一种银白色的金属，硬而坚韧，熔点高，热传导率也比较高，常温下不与空气发生氧化反应。作为一种过渡元素，极易改变其氧化状态，钼离子的颜色也会随着氧化状态的改变而改变。钼是人体及动植物所必需的微量元素，对人以及动植物的生长、发育、遗传起着重要作用。钼在地壳中的平均含量为0.00011%，全球钼资源储量约为1100万吨，探明储量约为1940万吨。由于钼具有高强度、高熔点、耐腐蚀、耐磨研等优

2、点，被广泛应用于钢铁、石油、化工、电气和电子技术、医药和农业等领域。二、化学性质：常温或在不太高的温度下，钼在空气或水里是稳定的。钼在空气中加热，颜色开始由白(色)转暗灰色;温升至520，钼开始被缓慢氧化，生成黄色三氧化钼(MoO3，温度降至常温后变为白色);温升至600以上，钼迅速被氧化成MoO3。钼在水蒸气中加热至700800便开始生成MoO2，将它进一步加热，二氧化钼被继续氧化成三氧化钼。钼在纯氧中可自燃，生成三氧化钼。钼的这一系列氧化物中，除最高价态的MoO3为酸性外，其余氧化物均为碱性氧化物。钼最重要的氧化物是MoO3和MoO2。纯MoO2呈暗灰色、深褐色粉末状。MoO2可溶于水，易

3、溶于盐酸及硝酸，但不溶于氨水等碱液里。在空气、水蒸气或氧气中继续加热MoO2，它将被进一步氧化，直至完全生成MoO3。在真空中加热到15201720，固态MoO2局部升华而不分解出氧，但大部分MoO2分解成MoO3气体和固态Mo。Jette. E. R(1935年)报道:MoO2在198050、0.1MPa(惰性气体)的条件下分解成钼和氧。 MoO2是钼氧化的最终产物。MoO3为淡绿或淡青色的白色粉末。MoO3微溶于水而生成钼酸。MoO3易溶于氨水、碱金属碱液中，生成与同多酸对应的盐。作为钼的重要化工产品-工业钼酸铵，也正是这一系列同多酸的铵盐混合物。室温下，钼能与F2反应。250钼开始与Cl

4、2反应，700800钼可与Cl2反应生成MoCl2。在白热温度下，钼能与Br2反应。工业上通常用H2还原MoO3以生产金属钼粉。钼在常温下不与HF、HCI、稀HNO3、稀H2SO4及碱溶液反应。钼只溶于浓HNO3、王水或热而浓的H2SO4、煮沸的HCI中。三、钼选矿冶炼工艺钼矿的选矿方法【专题精练】1钼（Mo）的最重要用途是作为铁合金的添加剂，用CO还原MoO3制备单质Mo的装置如图所示（尾气处理装置已省略）。下列说法正确的是A装置用于制备CO2，其中石灰石可用纯碱替代B装置中盛有饱和碳酸钠溶液，以除去CO2中的HCl气体C在装置中生成了钼单质D装置中的现象不能达到检验MoO3是否被CO还原的

5、目的【答案】D【解析】A.装置用于制备CO2，发生的反应为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2,其中石灰石不可用纯碱替代，因为纯碱是粉末状，必然漏到底部，无法随时控制反应的进行和停止，A项错误；B.装置中如盛有饱和碳酸钠溶液，则发生两个反应：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2和CO2+H2O+Na2CO3=2NaHCO3，虽除去了杂质氯化氢，但同时消耗了主要成分二氧化碳，所以选用饱和碳酸钠溶液不合适，可以选用饱和碳酸氢钠溶液，B项错误；C.在装置发生反应：C+CO22CO，为装置提供还原剂CO，装置中生成了钼单质，C项错误；D.因CO2在装置没有被完全还原，也会进入

6、装置中的，所以该装置中石灰水变浑浊，不能直接得出MoO3被CO还原的结论，D项正确；所以答案选择D项。2中国科学院深圳研究院成功研发出一种基于二硫化钼/碳纳米复合材料的钠型双离子电池，可充放电。其放电时工作原理如图所示。下列说法不正确的是（ ）A二硫化钼/碳纳米复合材料为该电池的负极材料B放电时正极的反应式为Cn(PF6)x-xe-=xPF+CnC充电时阴极的电极反应式为MoS2-C+xNa+xe-=NaxMoS2-CD充电时石墨端铝箔连接外接电源的负极【答案】BD【解析】A.原电池工作原理是：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，由图中信息可知，钠离子向铝箔石墨电极移动，故铝箔石墨电极为正极，

7、二硫化钼/碳纳米复合材料为负极，故A正确；B.由装置图可知放电时正极产生PF得电子生成和Cn，电极反应式为：Cn(PF6)x+xe-xPF6-+Cn，故B错误；C.充电时原电池的负极接电源的负极，作阴极，发生的反应为：MoS2-C+xNa+xe-=NaxMoS2-C，故C正确；D.充电时原电池的正极接电源的正极，作阳极，石墨端铝箔连接外接电源的正极，故D错误。故答案：BD。3金属钼（Mo）可以增强合金的某些机械性能和耐腐蚀性。下图是化工生产中制备金属钼的实验流程图（已知钼酸为难溶于水和酸的黄色晶体）：（1）在灼烧钼矿时发生化学反应：2MoS2+7O22MoO3+4SO2，该反应的还原剂是_。当

8、有1mol MoS2反应时，还原剂失去电子的物质的量为_。（2）步骤中，灼烧钼矿时，用于盛放固体的仪器的名称为_。（3）写出步骤中发生反应的离子方程式_。（4）在步骤中需要加入过量硝酸，检验硝酸过量的操作为_。（5）某同学拟选用如下装置，用氢气还原三氧化钼，同时检验该反应的氧化产物，根据要求回答下列问题。若两次使用到C装置，则装置D中所盛的药品是_（填试剂名称）。根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后，装入药品；打开分液漏斗活塞后_（请按正确的顺序填入下列步骤的代号）。a收集气体并检验其纯度 b停止加热，充分冷却c加热反应一段时间 d关闭分液漏斗活塞，停止通氢气（6）化学分

9、析中，常用沉淀法测定金属的含量。若称取三氧化钼粗产品m g，用浓氨水溶解后，再滴加足量的硝酸使其完全转化为钼酸沉淀，此时消耗0.2 mol/L HNO3溶液250mL ，则粗产品中三氧化钼的含量为_（请用含m的表达式表示）。【答案】（1）MoS2 14mol （2） 坩埚 （3） 2NH3H2o+MoO3=2NH4+ MoO42-+H2O （4）静置后，向上层清液中继续滴加硝酸，若无明显现象，则硝酸过量 （5） 无水硫酸铜 a c b d （6） 100 【解析】试题分析：（1）2MoS2+7O2 2MoO3+4SO2，MoS2化合价升高为还原剂。当有1mol MoS2反应时，消耗的氧气的物质

10、的量为3.5mol，则转移电子的物质的量为3.5mol4=14mol，故答案为MoS2；14mol；（2）步骤中，灼烧使用的仪器为坩埚，故答案为坩埚；（3）MoO3与浓氨水反应生成钼酸铵，其反应的离子方程式为：2NH3H2O+MoO32NH4+MoO42-+H2O；故答案为2NH3H2O+MoO32NH4+MoO42-+H2O；（4）在步骤中加入过量硝酸的目的是生成钼酸沉淀，检验硝酸过量的操作为静置后，向上层清液中继续滴加硝酸，若无明显现象，则硝酸过量，故答案为静置后，向上层清液中继续滴加硝酸，若无明显现象，则硝酸过量；（5）该反应的氧化产物为水，用无水硫酸铜检验。实验步骤如下：连接好仪器，检

11、查装置气密性，装入药品，打开分液漏斗活塞，收集氢气并检验其纯度，然后加热B装作反应一段时间，停止加热，继续通氢气，充分冷却，然后关闭分液漏斗活塞，停止通氢气，则操作顺序为acbd；故答案为a、c、b、d；（6）根据2NH3H2O+MoO32NH4+MoO42-+H2O和2H+MoO42-=H2MoO4，有MoO3MoO42-2HNO3，因为硝酸的物质的量为0.2 mol/L0.250L=0.05mol，因此MoO3的物质的量为0.025mol，产品中三氧化钼的含量为100%=100，故答案为100。4纳米级复合材料被认为是一种理想的钠离子电池负极材料，以钼精矿主要成分，以及、等杂质为原料生产纳

12、米级的工业流程如下：已知：i.不溶于水和常见的酸碱，“烧熔”时可转化为酸性氧化物；ii.经“烧熔”后可与沸盐酸反应。(1)“粉碎”的目的为_。(2)滤液中含有的金属离子为_；滤渣的成分为_。(3)“碱浸”时发生反应的化学方程式为_；用溶液代替氨水的不足之处为_。(4)已知“硫代”一步生成了，则“沉钼”中加入盐酸生成的离子方程式为_。(5)用“加热还原”，实际操作时需注意的问题为_。(6)分析化学上，常利用“沉钼”反应测定钼的含量，若称量54.0g钼精矿，“沉钼”时得到28.8g，则钼精矿中钼的百分含量为_(转化工艺中钼的损失不计，保留三位有效数字)。【答案】(1)增大接触面积，加快反应速率 (

13、2)Cu2+、Ca2+、Fe2+ 、 (3)+2NH3H2O=(NH4)2MoO4+H2O 会使二氧化硅溶解，导致制备的产品不纯 (4)+2H+=+H2S (5) 对氢气进行验纯 (6) 26.7% 【分析】将钼精矿主要成分，以及、等杂质进行粉碎后加浓盐酸进行酸浸，、与盐酸不反应，过滤后滤渣的主要成分为、，将滤渣进行烧熔，转化为酸性氧化物，转化为CuO，再次加入沸盐酸反应，、与盐酸不反应，滤渣为、，滤液中主要含有Cu2+、Ca2+、Fe2+，向滤渣中加入氨水进行碱浸，酸性氧化物与氨水反应生成钼酸铵和水，不反应，则滤渣为，滤液主要含有钼酸铵，向滤液通入H2S与钼酸铵反应转化为，加入盐酸“沉钼”，

14、反应生成，用“加热还原”，得到纳米级，据此分析解答。【解析】(1)流程中“粉碎”的目的为增大接触面积，加快反应速率；(2)根据分析可知，滤液中含有的金属离子为Cu2+、Ca2+、Fe2+；滤渣的成分为、；(3)“碱浸”时酸性氧化物与氨水反应生成钼酸铵和水，反应的化学方程式为+2NH3H2O=(NH4)2MoO4+H2O；氢氧化钠为强碱，若用溶液代替氨水会使二氧化硅溶解，导致制备的产品不纯；(4)已知“硫代”一步生成了，则“沉钼”中加入盐酸生成的离子方程式为+2H+=+H2S；(5)氢气时一种易燃易爆的气体，用“加热还原”时，实际操作时需注意的问题为对使用的氢气进行验纯，避免实验安全隐患的发生；

15、(6)“沉钼”时得到28.8g，则含有Mo元素的质量=96g/mol=14.4g，则钼精矿中钼的百分含量为100%=26.7%。5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、可焊接性及韧性，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）反应的尾气可以再利用，写出应用该尾气制得的两种重要化学试剂：_。（2）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：_。（3）钼在空气中灼烧生成三氧化钼，三氧化钼溶于氢氧化钠溶液生成钼酸钠；三氧化钼不溶于盐酸或稀硫酸。钼酸钠的化学式为_。（3）工业上制备还原性气体CO和H2的反应

16、原理为CO2CH42CO2H2，CH4H2OCO3H2。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_。【答案】（1）H2SO4、Na2SO3或Na2SO4、(NH4)2SO4等 （2） 烧杯、漏斗、玻璃棒 （3）Na2MoO4 （4） 4.11ag 【分析】辉钼矿（主要成分是MoS2）在空气中燃烧生成MoO3和SO2，二氧化硫属于酸性氧化物，能被碱液吸收，所以尾气含SO2用浓氨水吸收，二氧化硫具有还原性，则同时通入氧气生成硫酸铵；MoO3加浓氨水生成钼酸

17、铵溶液，过滤除去杂质，在钼酸铵溶液中加足量盐酸，发生复分解反应生成钼酸和氯化铵，钼酸为难溶于水和酸的黄色晶体，过滤得到钼酸晶体高温分解生成MoO3，在高温条件下用氢气还原得到金属钼。【解析】（1）反应的尾气主要为二氧化硫，二氧化硫可以用来制备硫酸、硫酸盐、亚硫酸等，故答案为：H2SO4、Na2SO3或Na2SO4、(NH4)2SO4等；（2）如果在实验室模拟操作1和操作2，该操作为过滤，过滤时需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，故答案为：烧杯、漏斗和玻璃棒；（3）三氧化钼溶于氢氧化钠溶液生成钼酸钠和水，结合步骤的产物钼酸铵可知钼酸钠化学式为：Na2MoO4；（4）根据、 知，生成（CO+H2）

18、体积是消耗甲烷体积的4倍，CO和氢气还原MoO3制钼时，每个分子CO和H2失去电子数相同，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%，则甲烷转化的物质的量=0.0321amol，则生成CO和氢气物质的量之和为0.1284amol，根据转移电子守恒得生成Mo的质量= (0.1284a)96g/mol=4.11ag，故答案为：4.11a g。6钼酸钠（Na2MoO4）是一种冷却水系统的金属缓蚀剂，工业上利用钼精矿（主要成分为MoS2）制备金属钼和钼酸钠晶体的流程如下图所示。回答下列问题：(1)如果在空气中焙烧1mol MoS2时，

19、S转移12mol电子，则MoS2中钼元素的化合价为_；焙烧的产物除MoO3外的另一种是_，产生的尾气对环境的主要危害是_。(2)若在实验室中进行操作2，则从钼酸钠溶液中得到钼酸钠晶体的操作步骤是_，过滤、洗涤、干燥。(3)钼精矿中MoS2含量的测定：取钼精矿16g，经在空气中焙烧、操作1、操作2得到钼酸钠晶体（Na2MoO42H2O）12.1g，钼精矿中MoS2的质量分数为_。（已知MoS2的相对分子质量为160，Na2MoO42H2O的相对分子质量为242）。(4)操作3发生反应的离子方程式为_。(5)用镍、钼作电极电解浓NaOH溶液制备钼酸钠（Na2MoO4）的装置如图甲所示。b电极的材料

20、为_（填“镍”或“钼”），其电极反应式为_。(6)某温度下，BaMoO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图乙所示，该温度下BaMoO4的Ksp为_。【答案】(1)+4 SO2 形成酸雨 (2) 加热浓缩（或蒸发浓缩）、冷却结晶 (3) 50 (4)MoS2 + 6OH + 9ClO =MoO42 + 2SO42 + 9Cl + 3H2O (5) 钼 Mo 6e + 8OH = MoO42 + 4H2O (6) 4108 【分析】灼烧钼精矿，MoS2燃烧，反应方程式为2MoS2+7O2 2MoO3+4SO2，碱性条件下，MoO3和NaOH溶液反应，反应方程式为MoO3+2OH=MoO42+H2O，操作1是过滤，溶液中的溶质为Na2MoO4，操作2是将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，然后重结晶得到Na