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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/cm³，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(MoO ，温度降至常
3
温后变为白色);温升至 600℃以上，钼迅速被氧化成 MoO 。钼在水蒸气中加热至
3
700~800℃便开始生成MoO ，将它进一步加热，二氧化钼被继续氧化成三氧化钼。钼在
2
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MoO 为酸性外，其余氧化物均为碱性氧化物。钼
3
最重要的氧化物是MoO 和MoO 。
3 2
纯MoO 呈暗灰色、深褐色粉末状。MoO 可溶于水，易溶于盐酸及硝酸，但不溶于氨
2 2
水等碱液里。在空气、水蒸气或氧气中继续加热 MoO ，它将被进一步氧化，直至完全生
2
成MoO 。在真空中加热到1520~1720℃，固态MoO 局部升华而不分解出氧，但大部分
3 2
MoO 分解成 MoO 气体和固态 Mo。Jette. E. R(1935 年)报道:MoO 在 1980℃±50℃、
2 3 2
0.1MPa(惰性气体)的条件下分解成钼和氧。 MoO 是钼氧化的最终产物。
2
MoO 为淡绿或淡青色的白色粉末。MoO 微溶于水而生成钼酸。 MoO 易溶于氨水、碱
3 3 3
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 F 反应。250℃钼开始与 Cl 反应，700~800℃钼可与 Cl 反应生成
2 2 2
MoCl 。在白热温度下，钼能与Br 反应。
2 2
工业上通常用H 还原MoO 以生产金属钼粉。
2 3
钼在常温下不与HF、HCI、稀HNO、稀HSO 及碱溶液反应。钼只溶于浓HNO、王水
3 2 4 3
或热而浓的HSO 、煮沸的HCI中。
2 4
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MoO 制备单质Mo的装
3
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①用于制备CO，其中石灰石可用纯碱替代
2
B．装置②中盛有饱和碳酸钠溶液，以除去CO 中的HCl气体
2
C．在装置④中生成了钼单质
D．装置⑥中的现象不能达到检验MoO 是否被CO还原的目的
3【答案】D
【解析】
A.装置①用于制备CO，发生的反应为CaCO +2HCl=CaCl +H O+CO↑,其中石灰石不可用
2 3 2 2 2
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②中如盛有饱和碳酸钠溶液，则发生两个反应：NaCO+2HCl=2NaCl+H O+CO↑
2 3 2 2
和CO+H O+Na CO=2NaHCO，虽除去了杂质氯化氢，但同时消耗了主要成分二氧化碳，
2 2 2 3 3
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④发生反应：C+CO 2CO，为装置⑤提供还原剂CO，装置⑤中生成了钼单
2
质，C项错误；
D.因CO 在装置④没有被完全还原，也会进入装置⑥中的，所以该装置中石灰水变浑浊，
2
不能直接得出MoO 被CO还原的结论，D项正确；
3
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C (PF )x-xe-=xPF +C
n 6 n
C．充电时阴极的电极反应式为MoS -C+xNa++xe-=Na MoS -C
2 x 2
D．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，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C ，电极反应式为：C (PF )+xe-
n n 6 x
═xPF -+C ，故B错误；
6 n
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：MoS -C+xNa++xe-
2
=Na MoS -C，故C正确；
x 2
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：2MoS +7O 2MoO +4SO，该反应的还原剂是
2 2 3 2
__________。当有1mol MoS 反应时，还原剂失去电子的物质的量为______________。
2
（2）步骤①中，灼烧钼矿时，用于盛放固体的仪器的名称为______________。
（3）写出步骤②中发生反应的离子方程式______________________________。
（4）在步骤③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。①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）。
②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 HNO 溶液
3
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）MoS 14mol （2） 坩埚 （3） 2NH ·H o+MoO=2NH++ MoO 2-+H O
2 3 2 3 4 4 2
（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）① 无
水硫酸铜 ② a c b d （6） ×100％
【解析】
试题分析：（1）2MoS +7O 2MoO +4SO，MoS 化合价升高为还原剂。当有1mol
2 2 3 2 2
MoS 反应时，消耗的氧气的物质的量为3.5mol，则转移电子的物质的量为
2
3.5mol×4=14mol，故答案为MoS ；14mol；
2
（2）步骤①中，灼烧使用的仪器为坩埚，故答案为坩埚；
（3）MoO 与浓氨水反应生成钼酸铵，其反应的离子方程式为：2NH •H O+MoO ═2NH +
3 3 2 3 4+MoO2-+H O；故答案为2NH •H O+MoO ═2NH ++MoO2-+H O；
4 2 3 2 3 4 4 2
（4）在步骤③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）①该反应的氧化产物为水，用无水硫酸铜检验。
②实验步骤如下：连接好仪器，检查装置气密性，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a→c→b→d；故答案为a、c、b、
d；
（6）根据2NH •H O+MoO ═2NH ++MoO2-+H O和2H++MoO2-=H MoO ↓，有
3 2 3 4 4 2 4 2 4
MoO ~MoO2-~2HNO ，因为硝酸的物质的量为0.2 mol/L×0.250L=0.05mol，因此MoO 的
3 4 3 3
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②中含有的金属离子为___________；滤渣②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 (2)Cu2+、Ca2+、Fe2+ 、 (3)
+2NH·H O=(NH )MoO +H O 会使二氧化硅溶解，导致制备的产品不纯 (4)
3 2 4 2 4 2+2H+= ↓+H S↑ (5) 对氢气进行验纯 (6) 26.7%
2
【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①的主要成分为 、 、 、 ，将滤渣①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②为 、 ，滤液②中主要含有Cu2+、Ca2+、Fe2+，
向滤渣②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③为 ，滤液③主要含有钼酸铵，向滤液③通入HS与钼酸铵反应转化
2
为 ，加入盐酸“沉钼”，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②中含有的金属离子为Cu2+、Ca2+、Fe2+；滤渣②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
+2NH·H O=(NH )MoO +H O；氢氧化钠为强碱，若用 溶液代替氨水会使
3 2 4 2 4 2
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+= ↓+H S↑；
2
(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；
(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①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H 的反应原理为CO＋CH 2CO＋2H，CH＋
2 2 4 2 4
HO CO＋3H。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
2 2
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H)还原
2
MoO 制钼，理论上能生产钼的质量为___。
3
【答案】（1）HSO 、NaSO [或NaSO 、(NH )SO 等] （2） 烧杯、漏斗、玻璃棒
2 4 2 3 2 4 4 2 4
（3）NaMoO （4） 4.11ag
2 4
【分析】
辉钼矿（主要成分是MoS ）在空气中燃烧生成MoO 和SO ，二氧化硫属于酸性氧化物，
2 3 2
能被碱液吸收，所以尾气含SO 用浓氨水吸收，二氧化硫具有还原性，则同时通入氧气生
2
成硫酸铵；MoO 加浓氨水生成钼酸铵溶液，过滤除去杂质，在钼酸铵溶液中加足量盐酸，
3
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MoO ，在高温条件下用氢气还原得到金属钼。
3
【解析】
（1）反应①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：HSO 、NaSO [或NaSO 、(NH )SO 等]；
2 4 2 3 2 4 4 2 4
（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②的产物钼酸铵可知钼酸钠
化学式为：NaMoO ；
2 4
（4）根据 、 知，生成（CO+H）体积
2
是消耗甲烷体积的4倍，CO和氢气还原MoO 制钼时，每个分子CO和H 失去电子数相
3 2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（NaMoO ）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
2 4
为MoS ）制备金属钼和钼酸钠晶体的流程如下图所示。
2
回答下列问题：
(1)如果在空气中焙烧1mol MoS 时，S转移12mol电子，则MoS 中钼元素的化合价为
2 2
_________；焙烧的产物除MoO 外的另一种是_________，产生的尾气对环境的主要危害
3
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MoS 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
2
酸钠晶体（NaMoO ·2H O）12.1g，钼精矿中MoS 的质量分数为
2 4 2 2
_________________________。（已知MoS 的相对分子质量为160，NaMoO ·2H O的相
2 2 4 2
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（NaMoO ）的装置如图甲所示。b电极
2 4
的材料为_______（填“镍”或“钼”），其电极反应式为_________________________________________________。
(6)某温度下，BaMoO 在水中的沉淀溶解平衡曲线如图乙所示，该温度下BaMoO 的Ksp
4 4
为____________。
【答案】(1)+4 SO 形成酸雨 (2) 加热浓缩（或蒸发浓缩）、冷却结晶 (3) 50％
2
(4)MoS + 6OH－ + 9ClO－ =MoO2— + 2SO 2— + 9Cl— + 3H O (5) 钼 Mo － 6e－ + 8OH—
2 4 4 2
= MoO 2— + 4H O (6) 4×10－8
4 2
【分析】
灼烧钼精矿，MoS 燃烧，反应方程式为2MoS +7O 2MoO+4SO，碱性条件下，
2 2 2 3 2
MoO 和NaOH溶液反应，反应方程式为MoO +2OH－=MoO2－+H O，操作1是过滤，溶
3 3 4 2
液中的溶质为NaMoO ，操作2是将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，然后重结晶得到
2 4
NaMoO .2H O；钼精矿，碱溶并用NaClO氧化，操作3，过滤也得到NaMoO 与足量硫
2 4 2 2 4
酸反应生成钼酸，高温灼烧钼酸生成MoO ，氢气还原MoO 得到Mo。
3 3
【解析】
（1）如果在空气中焙烧1mol MoS 时，S转移12mol电子，根据电子守恒：(+4-
2
x)×2=12，x=-2,则MoS 中硫元素为-2价，钼元素的化合价为+4；焙烧的产物除MoO 外
2 3
的另一种是SO ，产生的尾气对环境的主要危害是形成酸雨。故答案为：+4；SO ；形成
2 2
酸雨；
（2）在实验室中进行操作2，从钼酸钠溶液中得到钼酸钠晶体的操作步骤是加热浓缩
（或蒸发浓缩）、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥。故答案为：加热浓缩（或蒸发浓缩）、
冷却结晶；
（3）由关系式160:16ω=242:12.1g，ω=0.5，钼精矿中MoS 的质量分数为50％。故答案为：50％；
2
（4）操作3在碱性条件下，NaClO将MoS 氧化生成MoO 2— 和SO 2—，发生反应的离子
2 4 4
方程式为MoS + 6OH－ + 9ClO－ =MoO2— + 2SO 2— + 9Cl— + 3H O。故答案为：MoS +
2 4 4 2 2
6OH－ + 9ClO－ =MoO2— + 2SO 2— + 9Cl— + 3H O；
4 4 2
（5）b与电源正极相连，为阳极，b电极的材料为钼发生氧化反应，其电极反应式为Mo
－ 6e－ + 8OH— = MoO 2— + 4H O。故答案为：钼；Mo － 6e－ + 8OH— = MoO 2— + 4H O；
4 2 4 2
（6）由图乙：某温度下，BaMoO 的Ksp为c(Ba2＋)c(MoO 2－)==2×10－4×2×10－4= 4×10－
4 4
8。故答案为：4×10－8。
