Question

【題目】MoS2(輝鉬礦的主要成分)可用于制取鉬的化合物潤滑添加劑氫化反應和異構化反應的催化劑等。回答下列問題：

(1)反應3MoS2+18HNO3+12HCl=3H2[MoO2Cl4]+18NO↑+6H2SO4+6H2O中，每溶解1mol MoS2，轉移電子的物質的量為___________。

(2)已知：MoS2(s)= Mo(s)+S2(g) △H1

S2(g)+2O2(g)=2SO2(g) △H2

2MoS(s)+7O2(g)=2MoO3 (s)+4SO2(g) △H3

反應2Mo(s)+3O2(g)=2MoO3(s)的△H=___________(用含△H1、△H2、△H3的代數式表示)。

(3)利用電解法可浸取輝鉬礦得到Na2MoO4和Na2SO4溶液(裝置如圖所示)。

①陰極的電極反應式為______________________。

②一段時間后，電解液的pH___________ (填“增大”“減小”或“不變”)，MoO42-在電極___________(填“A”或“B”)附近生成。

③實際生產中，惰性電極A一般不選用石墨，而采用DSA惰性陽極(基層為TiO2，涂層為RuO2+IrO2)，理由是_______________________。

(4)用輝鉬礦冶煉Mo的反應為

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

①該反應的△H___________(填“>”或“<”)0；p1、p2、p3按從小到大的順序為___________。

②在某恒容密閉容器中加入0.1 mol MoS2、0.2mol Na2CO3、0.4mol H2，一定溫度下發生上述反應，下列敘述說明反應已達到平衡狀態的是____________ (填標號)。

a.v正(H2)=v逆(CO)

b.氣體的密度不再隨時間變化

c.氣體的壓強不再隨時間變化

d單位時間內斷裂H一H鍵與斷裂H—O鍵的數目相等

③在2L的恒溫恒容密閉容器中加入0.1 mol MoS2、0.2 mol Na2CO3、0.4molH2，在1100K時發生反應，達到平衡時恰好處于圖中A點，則此溫度下該反應的平衡常數為___________。

Answer 1

【答案】18mol △H3-2△H2-2△H1 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 增大 A 陽極主要生成Cl2，還會生成O2，生成的O2會消耗石墨 > p1<p2<p3 bc 2.5×10-3(mol/L)2

【解析】

(1)在該反應中元素的化合價發生變化的元素有Mo、S、N，根據化合價升降總數等于反應過程中電子轉移數目計算；

(2)根據蓋斯定律，將幾個熱化學方程式疊加，可得相應反應的熱化學方程式的反應熱；

(3)陰極上發生還原反應，陽極發生氧化反應，根據離子放電順序可得相應的電極反應式及每個電極的產物、溶液的酸堿性變化；根據陽極反應產物的性質分析陽極不使用石墨電極的原因；

(4)①根據壓強不變時H2的平衡轉化率與溫度的關系分析熱效應；再根據溫度不變時壓強與H2的轉化率分析幾個不同條件下的壓強大小；

②根據平衡時任何物質的濃度不變、任何物質的含量不變、容器的密度不變等判斷平衡狀態；

③根據H2的轉化率及加入物質的物質的量，計算出各種物質的平衡濃度，帶入平衡常數表達式可得化學平衡常數。

(1)在反應中，Mo元素的化合價由反應前MoS2中的+2價變為反應后H2[MoO2Cl4]中的+6價，S元素的化合價由反應前MoS2中的-1價變為反應后H2SO4中的+6價， N元素的化合價由反應前硝酸中的+5價變為反應后NO中的+2價，每1mol MoS2發生反應，電子轉移的物質的量為(6-2)+2×[6-(-1)]mol=18mol；

(2) ①MoS2(s)= Mo(s)+S2(g) △H1 ②S2(g)+2O2(g)=2SO2(g) △H2

③2MoS(s)+7O2(g)=2MoO3 (s)+4SO2(g) △H3

根據蓋斯定律，將③-2×②-2×①，整理可得反應2Mo(s)+3O2(g)=2MoO3(s)的△H=△H3-2△H2-2△H1；

(3) ①該池為電解池，在陰極上溶液中H2O電離產生的H+獲得電子，發生還原反應，電極反應式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；

②由于溶液中H+不斷放電，使溶液中c(OH-)>c(H+)，所以電解一段時間后，溶液的堿性增強，pH不斷增大；溶液中 的Cl-在陽極失去電子變為Cl2，Cl2具有氧化性，其水水反應產生的HClO氧化性也非常強，Cl2、HClO將MoS2氧化為MoO42-，因此MoO42-在陽極A附近生成；

③在食鹽水溶液中含有的陰離子有Cl-、OH-，Cl-失去電子產生Cl2，OH-也可能失去電子變為O2，生成的O2會與C在高溫下反應產生CO2氣體而不斷消耗石墨，所以陽極般不選用石墨，而采用DSA惰性陽極；

(4)①根據圖象可知：在壓強不變時，溫度升高，H2的平衡轉化率增大，說明該反應的正反應為吸熱反應，所以△H>0；由于反應MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)的正反應是氣體體積增大的反應，在其它條件不變時，增大壓強，平衡逆向移動，H2的轉化率降低，根據圖象可知H2的轉化率p1最大，p3時最小，說明壓強p3最大，p1最小，故壓強按從小到大的順序為：p1<p2<p3；

②a.由于方程式中H2、CO的化學計量數不等，所以v正(H2)=v逆(CO)時反應未達到平衡狀態，a錯誤；

b.該反應有固體參加反應，若氣體的密度不再隨時間變化，說明氣體質量不變，由于容器的容積不變，所以可根據密度不變判斷反應處于平衡狀態，b正確；

c.該反應是反應前后氣體體積不等的反應，若氣體的壓強不再隨時間變化，反應處于平衡狀態,c正確；

d單位時間內斷裂H一H鍵與斷裂H—O鍵的數目相等，反應逆向進行，為處于平衡狀態，d錯誤；

故合理選項是bc；

③反應MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) 在2L容器內進行， 向其中加入0.1 mol MoS2、0.2 mol Na2CO3、0.4molH2，反應開始時c(H2)=0.2mol/L；由于在1100℃時H2的轉化率是50%，所以平衡時，c(H2)=0.1mol/L，根據物質反應的變化關系可知，平衡時n(CO)=0.05mol/L，c(H2O)=0.1mol/L，因此該溫度下的反應平衡常數K=(mol/L)2=2.5×10-3(mol/L)2。