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，工业流程如图：

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已经洗涤干净的操作是____。

（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 取少量最后一次洗涤液于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴加1～2滴AgNO3溶液，无白色沉淀生成，说明沉淀已经洗涤干净。 碳为固体，难以与钨分离，且碳和钨在高温下会反应生成碳化钨 0.2mol/L

【解析】

白钨矿的主要成分是CaWO4，含有二氧化硅、氧化铁等杂质，白钨矿与碳酸钠在1000℃温度下反应，二氧化硅与碳酸钠会反应生成硅酸钠，氧化铁不反应，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，说明碳酸钠与CaWO4反应生成Na2WO4，则滤渣A为氧化铁等，滤液中含有Na2SiO3、Na2WO4，再调节pH在5～8之间，使硅酸根转化为H2SiO3沉淀过滤除去，母液中含有Na2WO4，再加入盐酸得到沉淀C为H2WO4，灼烧产生三氧化钨和水，再还原得到钨，以此解答该题。

（1）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，反应的方程式为NH3+CO2+H2O+NaCl＝NaHCO3↓+NH4Cl；

（2）CaWO4与纯碱反应生成Na2WO4、CaO与二氧化碳，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使硅酸根转化为H2SiO3沉淀过滤除去，应加入盐酸，

故答案为：H2SiO3；B；

（4）检验沉淀C是否洗涤干净的操作是：取少量最后一次洗涤液于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴加1～2滴AgNO3溶液，无白色沉淀生成，说明沉淀已经洗涤干净；

（5）如果用碳做还原剂，混杂在金属中的碳不易除去，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，用氢气作还原剂可避免产生以上问题，

故答案为：碳为固体，难以与钨分离，且碳和钨在高温下会反应生成碳化钨；

(6)当溶液中WO42恰好沉淀完全，其离子浓度等于105 mol/L，根据Ksp(CaWO4)=c(Ca2+) c(WO42)=1×1010，则溶液中c(Ca2+)=1×105 mol/L，再根据Ksp[Ca(OH)2]=c(Ca2+)c2(OH)=4×107，可知c(OH)=0.2 mol/L，故答案为：0.2mol/L。