Question

【題目】鎢是熔點最高的金屬，是重要的戰略物資。自然界中鎢主要以鎢酸鹽( 鎢元素的化合價為+6)形式存在于黑鎢礦中。黑鎢礦的主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽(FeWO4、MnWO4 )，還含有少量Si、As的化合物。由黑鎢礦石冶凍金屬鎢的工藝流程如圖所示：

已知：①燒結物的成分為Fe2O3、MnO2、Na2SO3、Na2WO4、Na3AsO3、Na3AsO4；

②上述流程中，鎢的化合價只在反應Ⅰ中發生改變；

③常溫下鎢酸難溶于水。

請回答下列問題：

(l)操作Ⅰ用到的玻璃儀器為______________。

(2)寫出FeWO4在熔融條件下與Na2CO3、空氣反應生成Fe2O3 的化學方程式________________。

(3)pH=10的溶液中的雜質陰離子為SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等，則“凈化”過程中，MgCl2 的作用是______________，加入H2O2 時發生反應的離子方程式為____________________。

(4)已知：室溫時Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12，在“凈化”階段，常溫時保持溶液pH=10，為防止產生Mg(OH)2 沉淀，溶液中c(Mg2+)應不超過_________mol/L。

(5)反應Ⅰ中，物質X 可為H2、CO。

①已知：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H1=a kJ/mol

W3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O (g) △H2=bkJ/mol

WO3(s)+3CO(g)W(s)+3CO2(g) △H3=c kJ/mol

根據上述信息，2WO3(s)+3C(s)2W(s)+3CO2(g)的△H=____________kJ/mol(用含a、b、c的式子表示)。

②若黑鎢礦中鎢的質量分數為ω，提煉過程中利用率為b，欲用akg 黑鎢礦制得化學純金屬鎢，則產品中雜質允許含量的最大值為_____________kg(化工產品等級標準：優級純≥99.8%，分析純≥99.7%，化學純≥99.5%)

Answer 1

【答案】 漏斗、玻璃棒、燒杯 4FeWO4+O2+4Na2CO32Fe2O3+4Na2WO4+4CO2↑ 除去溶液中的SiO32-、HAsO42- H2O2+HAsO32-=HAsO42-+H2O 5.6×10-4 3a+b+c

【解析】(l)操作Ⅰ是將燒結物水浸后分離得到溶液和濾渣，故為過濾，用到的玻璃儀器為漏斗、玻璃棒、燒杯；(2)根據流程可知，FeWO4在熔融條件下與Na2CO3、空氣反應生成Fe2O3同時生成Na2WO4和二氧化碳，反應的化學方程式為4FeWO4+O2+4Na2CO32Fe2O3+4Na2WO4+4CO2↑；(3)pH=10的溶液中的雜質陰離子為SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等，則“凈化”過程中，MgCl2的作用是除去溶液中的SiO32-、HAsO42-，加入H2O2時將HAsO32-氧化，發生反應的離子方程式為H2O2+HAsO32-=HAsO42-+H2O；(4) pH=10，c(OH-)=10-4mol/L，Ksp[Mg(OH)2]= c(Mg2+)×c2(OH-)= c(Mg2+)×(10-4mol/L)2=5.6×10-12，c(Mg2+)=5.6×10-4，故在“凈化”階段，常溫時保持溶液為防止產生Mg(OH)2沉淀，溶液中c(Mg2+)應不超過5.6×10-4mol/L；(5)①已知：Ⅰ、C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H1=akJ/mol

Ⅱ、W3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g) △H2=bkJ/mol

Ⅲ、WO3(s)+3CO(g)W(s)+3CO2(g) △H3=ckJ/mol

根據蓋斯定律，由Ⅰ×3+Ⅱ+Ⅲ得反應2WO3(s)+3C(s)2W(s)+3CO2(g)的△H=3a+b+c kJ/mol；②若黑鎢礦中鎢的質量分數為ω，提煉過程中利用率為b，欲用akg黑鎢礦制得化學純金屬鎢，則產品中雜質允許含量的最大值為kg。