【題目】鎢酸鈣是非常重要的化學原料,主要用于生產(chǎn)鎢鐵、鎢絲及鎢合金等鎢制品。在鎢冶煉工藝中,將氫氧化鈣加入鎢酸鈉堿性溶液中得到鎢酸鈣。發(fā)生反應:

WO42ˉ(aq)+Ca(OH)2(s) CaWO4(s)+2OHˉ(aq) K1

已知:反應的平衡常數(shù)K1理論值如下表,請回答下列問題:

溫度/℃

25

50

90

100

K1

79.96

208.06

222.88

258.05

1判斷反應的△S ______0H______0填“>”、“=”或“<”),在______填“較高”或“較低”)溫度下有利于該反應自發(fā)進行。

2)氫氧化鈣和鎢酸鈣(CaWO4)都是微溶電解質(zhì),溶解度均隨溫度升高而減小。它們在水中存在如下沉淀溶解平衡:

CaWO4(s) Ca2+(aq) + WO42ˉ(aq) K2

Ca(OH)2(s) Ca2+(aq) + 2OHˉ(aq) K3

①根據(jù)反應,可推導出K1、K2K3之間的關系,則K1=______(用K2、K3表示)。

②根據(jù)反應,右圖為不同溫度下CaWO4的沉淀溶解平衡曲線。則T1 ____T2填“>”“=”或“<”)。T1時,向0.5 molLˉ1鎢酸鈉的堿性溶液中,加入適量Ca(OH)2,反應達到平衡后WO42ˉ的轉(zhuǎn)化率為60%,此時溶液中c(Ca2+)=_______molLˉ1。(假設反應前后體積不變)

3)制取鎢酸鈣時,適時向反應混合液中添加適量的某種酸性物質(zhì),有利于提高WO42ˉ的轉(zhuǎn)化率。反應后過濾,再向濾液中通CO2,進一步處理得到Na2CO3。

①在反應混合液中不直接通入CO2,其理由是_____________;

②用平衡移動原理解釋添加酸性物質(zhì)的理由______________。

【答案】 較高 K1= K3 / K2 5×10ˉ10 堿性條件下CO2Ca2+生成難溶物CaCO3,降低WO42ˉ的轉(zhuǎn)化率 加入酸性物質(zhì)與OHˉ反應,使溶液中OHˉ濃度減小,平衡向生成CaWO4的方向移動

【解析】1)由表中數(shù)據(jù)可知,溫度升高,K值增大,平衡正向移動,則正反應是吸熱反應,△H0;由方程式物質(zhì)狀態(tài)判斷,正反應是一個熵增的反應(溶液中離子數(shù)的變化),△S 0;結(jié)合反應方向復合判據(jù),應在高溫下有利于此反應的正向進行。

①根據(jù)反應Ⅰ~Ⅲ,可推導出K1、K2K3之間的關系,則K1=______(用K2、K3表示)。

(2)①WO42ˉ(aq)+Ca(OH)2(s) CaWO4(s)+2OHˉ(aq) K1

CaWO4(s) Ca2+(aq) + WO42ˉ(aq) K2

Ca(OH)2(s) Ca2+(aq) + 2OHˉ(aq) K3

③—②=①;則K1= K3/ K2。

②因CaWO4(s)溶解度隨溫度升高而減小,由圖中可知T1Ksp大于T2Ksp,故T1 T2;T1時,ksp[CaWO4(s)]=10—10T1時,向0.5 molLˉ1鎢酸鈉的堿性溶液中,加入適量Ca(OH)2,反應達到平衡CaWO4(s)WO42ˉ的轉(zhuǎn)化率為60%,WO42-(aq)的平衡濃度為0.2mol/L,c(Ca2+)c(WO42-)10—10,c(Ca2+)=5×10ˉ10molLˉ1

3在堿性條件下,CO2與堿反應,增大了溶液中碳酸根離子濃度,易與Ca2+生成難溶物CaCO3,從而降低WO42ˉ的轉(zhuǎn)化率 ;加入酸性物質(zhì)與OHˉ反應,使溶液中OHˉ濃度減小,平衡向生成CaWO4的方向移動。

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序號

實驗操作

預期現(xiàn)象

結(jié)論

取少量樣品于試管中,加入適量蒸餾水,充分振蕩溶解, ______

有白色沉淀生成

樣品含NaCl

另取少量樣品于燒杯中,加入適量蒸餾水,充分攪拌溶解,_____。

有白色沉淀生成,上層清液pH>10.2

樣品含NaOH

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