Question

【題目】錸(Re)是熔點和沸點較高的金屬單質之一，用于制造高效能噴射引擎和火箭引擎。從輝鉬礦氧化焙燒后的煙道灰(主要成分有SiO2、Re2O7、MoO3、CuO、Fe3O4)中提取錸粉的流程如圖：

已知：

I.過錸酸(HReO4)是易溶于水的一元強酸，但不具有強氧化性。

II.過錸酸銨(NH4ReO4)是白色片狀晶體，微溶于冷水，溶于熱水。

回答下列問題：

（1）“堿浸”時，Re2O7和MoO3與NaOH發生以下反應：Re2O7+2NaOH=2NaReO4+H2O；MoO3+2NaOH=Na2MoO4+H2O，則“濾渣I”的成分為___。

（2）①“還原”時，Zn被氧化成ZnO，NaReO4被還原生成難溶的2ReO2·2H2O，該反應的離子方程式為___。

②分別在20℃和60℃條件下進行“還原”時，溶液中Re和Zn的含量變化如圖中曲線所示，若不考慮時間對還原反應的影響，“還原”時，最好選擇的溫度為___。

（3）通氧氣進行“氧化”時，往往進行加壓，目的是___。“氧化”時，若生成376.5g過錸酸，理論上消耗標準狀況下氧氣的體積為___ L。

（4）“沉錸”時，加入熱NH4Cl溶液至產生白色沉淀，為使沉淀充分析出并分離得到純凈NH4ReO4晶體，“操作I”包括___、洗滌、干燥。

（5）為提高錸的純度，“過濾”得到的NH4ReO4需進行提純，提純所用的方法是___。

（6）“熱解”時，發生反應的化學方程式為___。

Answer 1

【答案】CuO、Fe3O4 3Zn+2ReO+4OH-=3ZnO+2ReO2·2H2O 20℃ 增大氧氣在溶液中的溶解度，加快氧化速率 25.2 冷卻結晶、過濾 重結晶 4NH3ReO4+3O22N2+8H2O+2Re2O7

【解析】

煙道灰經過NaOH溶液堿浸后，SiO2、Re2O7、MoO3發生反應，濾渣1中是CuO、Fe3O4。加Zn還原，發生反應3Zn+2ReO+4OH-=3ZnO+2ReO2+2H2O，過濾后得到ReO2·2H2O固體，經O2氧化后得到過錸酸(HReO4)。加入熱NH4Cl溶液，經過冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到過錸酸銨(NH4ReO4)，再與O2發生反應4NH3ReO4+3O22N2+8H2O+2Re2O7，得到Re2O7，最后用H2還原氧化物得到金屬Re。

（1）“堿浸”時，Re2O7和MoO3與NaOH發生反應：Re2O7+2NaOH=2NaReO4+H2O；MoO3+2NaOH=Na2MoO4+H2O，SiO2與NaOH發生反應：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O，只有CuO、Fe3O4沒有反應，故濾渣1是CuO、Fe3O4；

（2）①根據題意，Zn被氧化成ZnO，NaReO4被還原生成ReO2·2H2O，故離子方程式是3Zn+2ReO+4OH-=3ZnO+2ReO2·2H2O；

②溫度越高，反應速率越快，由圖像可知，兩條比較陡的曲線為60℃時的曲線，稍微緩和的曲線是20℃時的曲線。20℃的曲線最后的Re含量低，即得到的固體更多，不考慮時間因素，選擇20℃；

（3）氣體的溶解度隨壓強的增大而增大，加壓可以增大氧氣在溶液中的溶解度，即加大了O2的濃度，從而加快氧化速率；376.5g過錸酸的物質的量為，Re元素由ReO2中的+4價變為HReO4中的+7價，每個Re轉移電子數為3，所以共轉移電子，每個O2轉移4個電子，O2的物質的量為，體積為；（4）由分析可知，加入熱NH4Cl溶液后需經冷卻結晶、過濾操作；

（5）過錸酸銨(NH4ReO4)是白色片狀晶體，微溶于冷水，溶于熱水，提純時可用熱水溶解后冷卻結晶，屬于重結晶；

（6）由分析可知，NH3ReO4與O2反應生成N2和Re2O7，反應方程式為4NH3ReO4+3O22N2+8H2O+2Re2O7；