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【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)钨酸盐(FeWO4、MnWO4)中钨元素的化合价为____,请写出MnWO4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确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,则:

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】⑴+6 4FeWO4+O2+8NaOH 2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O

⑵H2O2+HAsO32-═HAsO42-+H2O;MgSiO3 MgHAsO4

⑶①< 1×10-10 ②WO42-+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)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+x+(-2)×4=0,解得x=+6。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+8NaOH 2Fe2O3+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-。

练习册系列答案
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Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr3+,同时还含有少量的Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等,且酸性较强。为回收利用,通常采用如下流程处理:

注:部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表

氢氧化物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Mg(OH)2

Al(OH)3

Cr(OH)3

pH

3.7

9.6

ll.l

8

9(>9溶解)

(1)氧化过程中可代替H2O2加入的试剂是________(填序号)。

A.Na2O2 B.HNO3 C.FeCl3 D.KMnO4

(2)加入NaOH溶液调整溶液pH=8时,除去的离子是________;已知钠离子交换树脂的原理:Mn++nNaR→MRn+nNa+,此步操作被交换除去的杂质离子是__________。

A.Fe3+ B.Al3+ C.Ca2+ D.Mg2+

(3)还原过程中,每消耗172.8g Cr2O72-转移4.8 mol e-,该反应离子方程式为________________。

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(3)上述反应得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全,从其对水的电离平衡影响角度解释其原因_________________。

(4)若溶液中初始含有0.1mol Cr2O72-,则生成的阳离子全部转化化成沉淀的质量是________g。

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