Question

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

已知：

①濾渣1的主要成份是Fe3O4、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，鎢酸鈣(CaWO4)微溶于水。

回答下列問題：

⑴鎢酸鹽(FeWO4、MnWO4)中鎢元素的化合價為________，為了加快黑鎢礦在空氣中熔融堿分解速率，可以采取_____________措施(寫出其中一種即可)。

⑵請寫出FeWO4在熔融條件下發生堿分解反應生成Fe3O4的化學方程式_________________________。

⑶操作1是工業上分離礦石的一種物理方法，此方法是_____________________________。上述流程中向粗鎢酸鈉溶液中加HCl調pH = 10后，溶液中的雜質陰離子為SiO32－、PO43－等，則“凈化”過程中，加CaCl2的作用是____________________________________________。

⑷磷有兩種同素異形體白磷和紅磷，白磷有劇毒，不慎沾到皮膚上，可取少量膽礬配制成CuSO4溶液沖洗解毒。白磷可與熱的CuSO4溶液反應生成Cu3P(Cu為+1價)，反應方程式如下未配平。若反應中被氧化的P4的物質的量為1mol，則反應消耗的CuSO4的物質的量為________。

CuSO4 + P4 + H2O = Cu3P + H2SO4+ H3PO4（未配平）

Answer 1

【答案】+6 粉碎原料適當增加空氣量或攪拌等 6FeWO4 + O2 + 12NaOH 2Fe3O4+6 Na2WO4 + 6H2O 磁選(或其他合理答案) 生成CaSiO3、Ca3(PO4)2沉淀而除去 10mol

【解析】

⑴鎢酸鹽(FeWO4、MnWO4)中鐵、錳的化合價都為+2價，根據化合物中正負化合價代數和為零得出；為了加快黑鎢礦在空氣中堿分解速率，可以采取粉碎原料、適當增加空氣量、攪拌等措施；

⑵根據流程圖的提示知，利用氧化還原反應寫出黑鎢礦在空氣中熔融生成Fe3O4化學反應方程式；

⑶磁選是利用各種礦石或物料的磁性差異；溶液中的雜質陰離子為SiO32－、PO43－與CaCl2的反應生成CaSiO3、Ca3(PO4)2沉淀；

⑷根據氧化還原反應配平，根據氧化還原反應原理分析被氧化與物質的消耗關系。

⑴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，設鎢酸鹽(FeWO4、MnWO4)中鎢元素的化合價為+x，因化合物中正負化合價代數和為零，則+2+2+x+(-2)×4=0，解得x = +6；為了加快黑鎢礦在空氣中堿分解速率，可以采取粉碎原料、適當增加空氣量、攪拌等措施；故答案為：+6；粉碎原料(適當增加空氣量、攪拌等措施)；

⑵根據流程圖的提示知，黑鎢礦在空氣中熔融生成WO42－、Fe3O4、MnO2等，其中轉化生成Fe3O4的化學反應方程式為6FeWO4 + O2 + 12NaOH 2Fe3O4+6 Na2WO4 + 6H2O；故答案為：6FeWO4 + O2 + 12NaOH 2Fe3O4+6 Na2WO4 + 6H2O；

⑶磁選是利用各種礦石或物料的磁性差異，在磁力及其他力作用下進行選別的過程，Fe3O4是磁性氧化鐵，可以通過磁選實現和MnO2的分離；上述流程中向粗鎢酸鈉溶液中加HCl調pH =10后，溶液中的雜質陰離子為SiO32－、PO43－等，則“凈化”過程中，加CaCl2的作用是生成CaSiO3、Ca3(PO4)2沉淀而除去；故答案為：磁選(或其他合理答案)；生成CaSiO3、Ca3(PO4)2沉淀而除去；

⑷根據氧化還原反應配平60CuSO4 +11P4 +60 H2O = 20Cu3P + 60H2SO4+24H3PO4，反應中有6mol白磷被氧化，消耗60mol硫酸銅，所以當被氧化的白磷的物質的量為1mol，消耗的硫酸銅的物質的量為10mol。