Question

【題目】鎢（74W）是熔點(diǎn)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(jià)未變。③常溫下鎢酸難溶于水。 回答下列問(wèn)題：

（1）鎢酸中鎢元素的化合價(jià)為_________，寫(xiě)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(guò)程中，加入H2O2時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________________________，濾渣Ⅱ的主要成分是_________。

（3）已知?dú)溲趸�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(shí)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(shí)，用碳化鎢做陽(yáng)極，不銹鋼做陰極，HCl溶液為電解液，陽(yáng)極析出鎢酸并放出CO2。該陽(yáng)極反應(yīng)式為_________________。

Answer 1

【答案】 +6 2MnWO4＋O2＋4NaOH2MnO2＋2Na2WO4＋2H2O HAsO32－＋H2O2=HAsO42－＋H2O MgSiO3 、MgHAsO4 、MgHPO4 < WO42－＋Ca(OH)2（s）=CaWO4（s）＋2OH－ 1×103 WC＋6H2O－10e-=H2WO4↓＋CO2↑＋10H＋

【解析】（1）根據(jù)化合價(jià)法則可求出鎢元素化合價(jià)；MnWO4在熔融條件下發(fā)生堿分解，產(chǎn)物有鎢酸鈉、二氧化錳等。

（2）H2O2為氧化劑，加入后會(huì)將HAsO32－氧化為HAsO42－。

（3）二者的溶解度均隨溫度升高而減小，由圖可知二者均是在T2溫度下在溶液中的離子濃度更小，可知 T2應(yīng)大于T1；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；根據(jù)該溫度下的Ksp 和平衡常數(shù) K進(jìn)行計(jì)算。

（4）陽(yáng)極析出鎢酸并放出CO2，這說(shuō)明陽(yáng)極是WC中的碳元素失去電子轉(zhuǎn)化為CO2，W轉(zhuǎn)化為鎢酸。

（1）H2WO4中，氫元素為+1價(jià)，氧元素為-2價(jià)，根據(jù)化合價(jià)法則可推知，其中的鎢元素為+6價(jià)；MnWO4在熔融條件下發(fā)生堿分解，已知產(chǎn)物應(yīng)有鎢酸鈉以及不溶于水的濾渣，推測(cè)其為二氧化錳，因此反應(yīng)的方程式為2MnWO4＋O2＋4NaOH2MnO2＋2Na2WO4＋2H2O；正確答案：+6 ；2MnWO4＋O2＋4NaOH2MnO2＋2Na2WO4＋2H2O。

（2）H2O2為氧化劑，加入后會(huì)將HAsO32－氧化為HAsO42－，反應(yīng)方程式為：HAsO32－＋H2O2=HAsO42－＋H2O；濾渣Ⅱ中主要是不溶于水的鎂鹽，成分為MgSiO3 、MgHAsO4 、MgHPO4 ；正確答案：HAsO32－＋H2O2=HAsO42－＋H2O；MgSiO3 、MgHAsO4 、MgHPO4。

（3）①二者的溶解度均隨溫度升高而減小，由圖可知二者均是在T2溫度下在溶液中的離子濃度更小，可知 T2應(yīng)大于T1；正確答案：<。

②T1時(shí)觀察CaWO4沉淀溶解平衡曲線的起點(diǎn)，此時(shí)c(Ca2+)=10-7mol/L 、c(WO42-)=10-4mol/L，可知二者的溶度積常數(shù)Ksp=10-11；鎢酸鈉溶液中加入大量石灰乳得到鎢酸鈣的離子方程式為WO42－＋Ca(OH)2（s）=CaWO4（s）＋2OH－，石灰乳和鎢酸鈣均為沉淀，不寫(xiě)沉淀符號(hào)；根據(jù)圖像可知該溫度下KSP[Ca(OH)2]=c（Ca2+）c2（OH-）=1×10-6×(0.1)2=1×10-8，所以該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝；正確答案：WO42－＋Ca(OH)2（s）=CaWO4（s）＋2OH－； 1×103。

（4）電解時(shí)，用碳化鎢做陽(yáng)極，碳元素被氧化為二氧化碳，W轉(zhuǎn)化為鎢酸；在酸性環(huán)境下的陽(yáng)極反應(yīng)為：WC＋6H2O－10e-=H2WO4↓＋CO2↑＋10H＋；正確答案：WC＋6H2O－10e-=H2WO4↓＋CO2↑＋10H＋。