Question

【题目】我国是世界上最大的钨储藏国，金属钨可用于制造灯丝、合金钢和光学仪器，有“光明使者”的美誉；现以白钨矿(主要成分为CaWO4，还含有二氧化硅、氧化铁等杂质)为原料冶炼高纯度金属钨，工业流程如下：

已知：①钨酸酸性很弱，难溶于水；

②完全沉淀离子的pH值：SiO32-为8，WO42-为5；

③碳和金属钨在高温下会反应生成碳化钨。

回答下列问题：

(1)工业上生产纯碱常先制得碳酸氢钠，此法叫“联碱法”，为我国化工专家侯德榜创立，即向饱和食盐水中先通入NH3，再通入CO2，最终生成碳酸氢钠晶体和氯化铵溶液，写出该化学反应方程式：____________。

(2)流程中白钨矿CaWO4和纯碱发生的化学反应方程式是：________________________。

(3)滤渣B的主要成分是（写化学式）______。调节pH可选用的试剂是：_____(填选项)。

A.氨水 B.盐酸 C.NaOH溶液 D.Na2CO3溶液

(4)检验沉淀C是否洗涤干净的操作是________________________________________。

(5)为了获得可以拉制灯丝的高纯度金属钨，不宜用碳而必须用氢气作还原剂的原因是_________。

(6)将氢氧化钙加入钨酸钠碱性溶液中可得到钨酸钙，已知某温度时，Ksp(CaWO4)=1×10-10，Ksp[Ca(OH)2]=4×10-7，当溶液中WO42-恰好沉淀完全（离子浓度等于10-5mol/L）时，溶液中c(OH-)=_____。

Answer 1

【答案】NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl CaWO4+Na2CO3Na2WO4+CaO+CO2↑ H2SiO3 B 取最后一次的洗涤液少量于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴加1～2滴AgNO3溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净，若出现白色沉淀则表明沉淀未洗净。 如果用碳做还原剂，过量的碳混杂在金属中难以除去，而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨，不容易获得纯的金属钨，若用氢气作还原剂，就可避免该问题。 0.2mol/L

【解析】

白钨矿的主要成分是CaWO4，含有SiO2、Fe2O3等杂质，白钨矿与碳酸钠在1000℃温度下反应，SiO2与Na2CO3会反应生成Na2SiO3，Fe2O3不反应，得到的混合物用水浸取，过滤后的滤液经过系列操作得到WO3，说明Na2CO3与CaWO4反应生成Na2WO4，则滤渣A为Fe2O3等，滤液中含有Na2SiO3、Na2WO4，再调节pH在5～8之间，使SiO32-转化为H2SiO3沉淀过滤除去，母液中含有Na2WO4，向其中加入盐酸得到沉淀C为H2WO4，沉淀C灼烧产生WO3和水，再还原WO3得到钨。

(1)NH3+CO2+H2O=NH4HCO3，NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，方程式叠加得到总反应方程式；

(2)CaWO4与纯碱反应生成Na2WO4、CaO与CO2；

(3)滤渣B为硅酸，调节溶液pH使硅酸根转化为H2SiO3沉淀过滤除去，应加入酸；

(4)检验沉淀C的表面会附着NaCl，用硝酸银溶液检验最后一次洗涤液中是否含有Cl-判断；

(5)在高温下碳或氢气都可置换出W，但碳为固体，难以分离，且碳和金属钨在高温下会反应生成碳化钨；

(6) 根据Ksp(CaWO4)=c(Ca2+)×c(WO4-)计算c(Ca2+)，再根据Ksp[Ca(OH)2]= c(Ca2+)×c2(OH-)计算c(OH-)。

(1)向饱和食盐水中先通入足量氨气，使溶液显碱性，然后通入CO2气体，发生反应：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3，NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，将两个反应方程式叠加，可得总反应方程式：NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；

(2)CaWO4与纯碱在高温下反应生成Na2WO4、CaO与CO2，反应方程式为：CaWO4+Na2CO3Na2WO4+CaO+CO2↑；

(3)滤渣B的主要成分为H2SiO3，调节溶液pH，溶液中的SiO32-与H+反应产生H2SiO3沉淀过滤除去，所以应加入盐酸，选项B合理；

(4)检验沉淀C是否洗涤干净的操作是：取最后一次的洗涤液少量于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴加1～2滴AgNO3溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净，若出现白色沉淀则表明沉淀未洗净；

(5)如果用碳做还原剂，过量的碳混杂在金属中难以除去，而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨，不容易获得纯的金属钨，若用氢气作还原剂，由于H2是气体，就可避免上述问题；

(6)当溶液中WO42-恰好沉淀完全，其离子浓度等于10-5mol/L，根据Ksp(CaWO4)= c(Ca2+)×c(WO4-)=1×10-10，则溶液中c(Ca2+)=1×10-5mol/L，再根据Ksp[Ca(OH)2]= c(Ca2+)×c2(OH-)，可知1×10-5mol/L×c2(OH-)= Ksp[Ca(OH)2]=4×10-7，所以c(OH-)=0.2mol/L。