题目内容

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

已知:

①滤渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2。

②上述流程中,钨的化合价只有在最后一步发生改变。

③常温下钨酸难溶于水。

(1)请写出FeWO4在熔融条件下发生碱分解反应生成Fe2O3的化学方程式:______________________________________。

(2)上述流程中向粗钨酸钠溶液中加硫酸中和至pH=10后,溶液中的杂质阴离子为SiO32―、HAsO32―、HAsO42―等,则“净化”过程中,加入H2O2时发生反应的离子方程式为_________,滤渣Ⅱ的主要成分是______________。

(3)已知氢氧化钙和钨酸钙(CaWO4)都是微溶电解质,两者的溶解度均随温度升高而减小。下图为不同温度下Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线。

①T1_____T2(填“>”或“<”)T1时Ksp(CaWO4)=______________。

②将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙,发生反应的离子方程式为__________________________。

【答案】4FeWO4+O2+8NaOH2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O H2O2+HAsO32―═HAsO42―+H2O MgSiO3 、 MgHAsO4 < 1×10-10 WO42―+Ca(OH)2=CaWO4+2OH―

【解析】

由流程可知,钨酸亚铁和氢氧化钠、氧气反应生成氧化铁和钨酸钠,钨酸锰和氢氧化钠反应生成钨酸钠和氢氧化锰,水浸时,氧化铁和氢氧化锰不溶于水,钨酸钠溶于水,故过滤后得到的滤液含钨酸钠,滤渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2,钨酸钠和浓硫酸反应生成钨酸和硫酸钠;加入过氧化氢,氧化+5价的钨为+6价,加入氯化镁,生成难溶于水的MgSiO3、MgHAsO4,过滤,滤液为钨酸钠,酸化,加热分解产生三氧化钨和水,用还原剂还原三氧化钨生成钨,据此分析解答。

(1)根据流程图可知钨酸亚铁和氢氧化钠、氧气反应生成氧化铁和钨酸钠,反应的方程式为4FeWO4+O2+8NaOH2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O;

(2)根据以上分析,加入H2O2的目的是将HAsO32-氧化成HAsO42-,离子方程式为H2O2+HAsO32-═HAsO42-+H2O,滤液I中存在SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等离子,经过调解pH值后,加入氯化镁,Mg2+沉淀SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等离子,滤渣Ⅱ的主要成分是MgSiO3、MgHAsO4;

(3)①根据图象可知,氢氧化钙和钨酸钙在钙离子浓度相同时,T1温度下阴离子浓度大于T2,说明T1时的溶度积大于T2,溶度积越大,则溶解度越大,所以T1时溶解度较大,由于“已知氢氧化钙和钨酸钙(CaWO4)都是微溶电解质,两者的溶解度均随温度升高而减小”,则T1<T2;T1时Ksp(CaWO4)=c(Ca2+)c(WO42-)=1×10-5×1×10-5=1×10-10;

②将钨酸钠溶液加入石灰乳,发生复分解反应,氢氧化钙和钨酸根离子反应生成钨酸钙沉淀,反应的离子方程式为WO42―+Ca(OH)2=CaWO4+2OH―。

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