Question

【题目】钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资。自然界中黑钨矿石的主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO4、MnWO4)，还含少量Si、P的化合物。由黑钨矿冶炼钨的工艺流程如下图：

已知：

①滤渣1的主要成份是Fe3O4、MnO2。

②上述流程中，除最后一步外，其余步骤钨的化合价未变。

③常温下，钨酸难溶于水，钨酸钙(CaWO4)微溶于水。

回答下列问题：

⑴钨酸盐(FeWO4、MnWO4)中钨元素的化合价为________，为了加快黑钨矿在空气中熔融碱分解速率，可以采取_____________措施(写出其中一种即可)。

⑵请写出FeWO4在熔融条件下发生碱分解反应生成Fe3O4的化学方程式_________________________。

⑶操作1是工业上分离矿石的一种物理方法，此方法是_____________________________。上述流程中向粗钨酸钠溶液中加HCl调pH = 10后，溶液中的杂质阴离子为SiO32－、PO43－等，则“净化”过程中，加CaCl2的作用是____________________________________________。

⑷磷有两种同素异形体白磷和红磷，白磷有剧毒，不慎沾到皮肤上，可取少量胆矾配制成CuSO4溶液冲洗解毒。白磷可与热的CuSO4溶液反应生成Cu3P(Cu为+1价)，反应方程式如下未配平。若反应中被氧化的P4的物质的量为1mol，则反应消耗的CuSO4的物质的量为________。

CuSO4 + P4 + H2O = Cu3P + H2SO4+ H3PO4（未配平）

Answer 1

【答案】+6 粉碎原料适当增加空气量或搅拌等 6FeWO4 + O2 + 12NaOH 2Fe3O4+6 Na2WO4 + 6H2O 磁选(或其他合理答案) 生成CaSiO3、Ca3(PO4)2沉淀而除去 10mol

【解析】

⑴钨酸盐(FeWO4、MnWO4)中铁、锰的化合价都为+2价，根据化合物中正负化合价代数和为零得出；为了加快黑钨矿在空气中碱分解速率，可以采取粉碎原料、适当增加空气量、搅拌等措施；

⑵根据流程图的提示知，利用氧化还原反应写出黑钨矿在空气中熔融生成Fe3O4化学反应方程式；

⑶磁选是利用各种矿石或物料的磁性差异；溶液中的杂质阴离子为SiO32－、PO43－与CaCl2的反应生成CaSiO3、Ca3(PO4)2沉淀；

⑷根据氧化还原反应配平，根据氧化还原反应原理分析被氧化与物质的消耗关系。

⑴钨酸盐FeWO4为钨酸亚铁，钨酸盐(FeWO4、MnWO4)中铁、锰的化合价都为+2价，设钨酸盐(FeWO4、MnWO4)中钨元素的化合价为+x，因化合物中正负化合价代数和为零，则+2+2+x+(-2)×4=0，解得x = +6；为了加快黑钨矿在空气中碱分解速率，可以采取粉碎原料、适当增加空气量、搅拌等措施；故答案为：+6；粉碎原料(适当增加空气量、搅拌等措施)；

⑵根据流程图的提示知，黑钨矿在空气中熔融生成WO42－、Fe3O4、MnO2等，其中转化生成Fe3O4的化学反应方程式为6FeWO4 + O2 + 12NaOH 2Fe3O4+6 Na2WO4 + 6H2O；故答案为：6FeWO4 + O2 + 12NaOH 2Fe3O4+6 Na2WO4 + 6H2O；

⑶磁选是利用各种矿石或物料的磁性差异，在磁力及其他力作用下进行选别的过程，Fe3O4是磁性氧化铁，可以通过磁选实现和MnO2的分离；上述流程中向粗钨酸钠溶液中加HCl调pH =10后，溶液中的杂质阴离子为SiO32－、PO43－等，则“净化”过程中，加CaCl2的作用是生成CaSiO3、Ca3(PO4)2沉淀而除去；故答案为：磁选(或其他合理答案)；生成CaSiO3、Ca3(PO4)2沉淀而除去；

⑷根据氧化还原反应配平60CuSO4 +11P4 +60 H2O = 20Cu3P + 60H2SO4+24H3PO4，反应中有6mol白磷被氧化，消耗60mol硫酸铜，所以当被氧化的白磷的物质的量为1mol，消耗的硫酸铜的物质的量为10mol。