Question

【題目】鎢是熔點最高的金屬，是重要的戰略物資。自然界中鎢主要存在于黑鎢礦中，其主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽（FeWO4、MnWO4），還含少量Si、As的化合物。由黑鎢礦冶煉鎢的工藝流程如下：

已知：

①濾渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2。

②上述流程中，鎢的化合價只有在最后一步發生改變。

③常溫下鎢酸難溶于水。

（1）請寫出FeWO4在熔融條件下發生堿分解反應生成Fe2O3的化學方程式：______________________________________。

（2）上述流程中向粗鎢酸鈉溶液中加硫酸中和至pH=10后，溶液中的雜質陰離子為SiO32―、HAsO32―、HAsO42―等，則“凈化”過程中，加入H2O2時發生反應的離子方程式為_________，濾渣Ⅱ的主要成分是______________。

（3）已知氫氧化鈣和鎢酸鈣（CaWO4）都是微溶電解質，兩者的溶解度均隨溫度升高而減小。下圖為不同溫度下Ca（OH）2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲線。

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

②將鎢酸鈉溶液加入石灰乳得到大量鎢酸鈣，發生反應的離子方程式為__________________________。

Answer 1

【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，鎢酸亞鐵和氫氧化鈉、氧氣反應生成氧化鐵和鎢酸鈉，鎢酸錳和氫氧化鈉反應生成鎢酸鈉和氫氧化錳，水浸時，氧化鐵和氫氧化錳不溶于水，鎢酸鈉溶于水，故過濾后得到的濾液含鎢酸鈉，濾渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2，鎢酸鈉和濃硫酸反應生成鎢酸和硫酸鈉；加入過氧化氫，氧化+5價的鎢為+6價，加入氯化鎂，生成難溶于水的MgSiO3、MgHAsO4，過濾，濾液為鎢酸鈉，酸化，加熱分解產生三氧化鎢和水，用還原劑還原三氧化鎢生成鎢，據此分析解答。

（1）根據流程圖可知鎢酸亞鐵和氫氧化鈉、氧氣反應生成氧化鐵和鎢酸鈉，反應的方程式為4FeWO4+O2+8NaOH2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O；

（2）根據以上分析，加入H2O2的目的是將HAsO32-氧化成HAsO42-，離子方程式為H2O2+HAsO32-═HAsO42-+H2O，濾液I中存在SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等離子，經過調解pH值后，加入氯化鎂，Mg2+沉淀SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等離子，濾渣Ⅱ的主要成分是MgSiO3、MgHAsO4；

（3）①根據圖象可知，氫氧化鈣和鎢酸鈣在鈣離子濃度相同時，T1溫度下陰離子濃度大于T2，說明T1時的溶度積大于T2，溶度積越大，則溶解度越大，所以T1時溶解度較大，由于“已知氫氧化鈣和鎢酸鈣（CaWO4）都是微溶電解質，兩者的溶解度均隨溫度升高而減小”，則T1＜T2；T1時Ksp（CaWO4）=c（Ca2+）c（WO42-）=1×10-5×1×10-5=1×10-10；

②將鎢酸鈉溶液加入石灰乳，發生復分解反應，氫氧化鈣和鎢酸根離子反應生成鎢酸鈣沉淀，反應的離子方程式為WO42―+Ca(OH)2=CaWO4+2OH―。