Question

【題目】鎢（74W）是熔點最高的金屬，是重要的戰(zhàn)略物資。自然界中鎢礦石的主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽(FeWO4、MnWO4)，還含少量Si、P、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，除最后一步外，其余步驟鎢的化合價未變。③常溫下鎢酸難溶于水。

回答下列問題：

（1）鎢酸中鎢元素的化合價為_________，寫出MnWO4在熔融條件下發(fā)生堿分解反應(yīng)生成MnO2的化學(xué)方程式___________________________________________。

（2）上述流程中向粗鎢酸鈉溶液中加硫酸調(diào)pH=10后，溶液中的雜質(zhì)陰離子為SiO32-、HAsO32-、HAsO42-、HPO42-等，則“凈化”過程中，加入H2O2時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________________________。

（3）已知氫氧化鈣和鎢酸鈣(CaWO4)都是微溶電解質(zhì)，兩者的溶解度均隨溫度升高而減小。圖為不同溫度下Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲線。則T1________T2(填“>”或“<”)。

將鎢酸鈉溶液加入石灰乳得到大量鎢酸鈣，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________，T2時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_________________。

（4）硬質(zhì)合金刀具中含碳化鎢(WC)，利用電解法可以從碳化鎢廢料中回收鎢。電解時，用碳化鎢做陽極，不銹鋼做陰極，HCl溶液為電解液，陽極析出鎢酸并放出CO2。該陽極反應(yīng)式為_________________。

Answer 1

【答案】+62MnWO4＋O2＋4NaOH2MnO2＋2Na2WO4＋2H2OHAsO32－＋H2O2=HAsO42－＋H2O<WO42－＋Ca(OH)2（s）=CaWO4（s）＋2OH－1×103WC＋6H2O－10e-=H2WO4↓＋CO2↑＋10H＋

【解析】

由流程可知，鎢酸亞鐵和氫氧化鈉、氧氣反應(yīng)生成氧化鐵和鎢酸鈉，鎢酸錳和氫氧化鈉反應(yīng)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(yīng)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、MgHPO4，過濾，濾液為鎢酸鈉，酸化，加熱分解產(chǎn)生三氧化鎢和水，用還原劑還原三氧化鎢生成鎢．

（1）根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價代數(shù)和為零，確定鎢酸鹽（FeWO4、MnWO4）中鎢元素的化合價；根據(jù)流程圖的提示錳的鎢酸鹽和氫氧化鈉和氧氣反應(yīng)生成MnO2等物質(zhì)；

（2）根據(jù)以上分析，加入H2O2的目的是將HAsO32－氧化成HAsO42－，據(jù)此書寫離子反應(yīng)方程式；

(3)已知氫氧化鈣和鎢酸鈣(CaWO4)都是微溶電解質(zhì)，兩者的溶解度均隨溫度升高而減小。由圖讀出溶解度和溫度的關(guān)系，確定溫度的高低；將鎢酸鈉溶液加入石灰乳得到鎢酸鈣沉淀和氫氧根離子，據(jù)此書寫離子反應(yīng)式，反應(yīng)平衡常數(shù)K等于生成物平衡濃度系數(shù)次方之積和反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方之積的比，據(jù)此計算T2時該反應(yīng)的平衡常數(shù)；

（4）電解時陰極得到電子，由于電解質(zhì)溶液是酸性介質(zhì)，所以陰極是氫離子放電生成氫氣，碳化鎢做陽極，碳化鎢（WC）失去電子生成H2WO4．

（1）鎢酸鹽FeWO4為鎢酸亞鐵，鎢酸鹽（FeWO4、MnWO4）中鐵、錳的化合價都為+2價，設(shè)鎢酸鹽（FeWO4、MnWO4）中鎢元素的化合價為+x，因化合物中正負(fù)化合價代數(shù)和為零，則+2+x＋（-2）×4=0，解得x=+6，黑鎢礦的主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽，根據(jù)流程圖的提示，黑鎢礦在空氣中熔融生成WO42－、MnO2，、Fe2O3等，轉(zhuǎn)化中生成MnO2的化學(xué)反應(yīng)方程式為2MnWO4＋O2＋4NaOH2MnO2＋2Na2WO4＋2H2O；

（2）根據(jù)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

（3）已知氫氧化鈣和鎢酸鈣(CaWO4)都是微溶電解質(zhì)，兩者的溶解度均隨溫度升高而減小。從圖看出當(dāng)鈣離子濃度相同時，T2時陰離子濃度小，所對應(yīng)溫度高，T1<T2；將鎢酸鈉溶液加入石灰乳，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，氫氧化鈣和鎢酸根離子反應(yīng)生成鎢酸鈣沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：WO42－＋Ca(OH)2（s）=CaWO4（s）＋2OH－，T2時，C（OH－）=10-2mol·L－1，c（WO42－）=10-7mol·L－1，平衡常數(shù)K等于生成物平衡濃度系數(shù)次方之積和反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方之積的比，即K=C2(OH－)C(WO42－)=(10-2)2/10-7=1×103；

（4）電解時，陰極是氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)式是2H＋+2e－=H2↑，陽極是碳化鎢失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)：WC+6H2O-10e－=H2WO4+CO2↑+10H＋，