【題目】我國是世界上最大的鎢儲藏國,金屬鎢可用于制造燈絲、合金鋼和光學儀器,有光明使者的美譽;現(xiàn)以白鎢礦(主要成分為CaWO4,還含有二氧化硅、氧化鐵等雜質(zhì))為原料冶煉高純度金屬鎢,工業(yè)流程如下:

已知:①鎢酸酸性很弱,難溶于水;

②完全沉淀離子的pH值:SiO32-8,WO42-5;

③碳和金屬鎢在高溫下會反應(yīng)生成碳化鎢。

回答下列問題:

(1)工業(yè)上生產(chǎn)純堿常先制得碳酸氫鈉,此法叫聯(lián)堿法,為我國化工專家侯德榜創(chuàng)立,即向飽和食鹽水中先通入NH3,再通入CO2,最終生成碳酸氫鈉晶體和氯化銨溶液,寫出該化學反應(yīng)方程式:____________。

(2)流程中白鎢礦CaWO4和純堿發(fā)生的化學反應(yīng)方程式是:________________________。

(3)濾渣B的主要成分是(寫化學式)______。調(diào)節(jié)pH可選用的試劑是:_____(填選項)。

A.氨水 B.鹽酸 C.NaOH溶液 D.Na2CO3溶液

(4)檢驗沉淀C是否洗滌干凈的操作是________________________________________。

(5)為了獲得可以拉制燈絲的高純度金屬鎢,不宜用碳而必須用氫氣作還原劑的原因是_________。

(6)將氫氧化鈣加入鎢酸鈉堿性溶液中可得到鎢酸鈣,已知某溫度時,Ksp(CaWO4)=1×10-10,Ksp[Ca(OH)2]=4×10-7,當溶液中WO42-恰好沉淀完全(離子濃度等于10-5mol/L)時,溶液中c(OH-)=_____。

【答案】NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl CaWO4+Na2CO3Na2WO4+CaO+CO2 H2SiO3 B 取最后一次的洗滌液少量于試管中,滴入1~2滴稀硝酸,再滴加1~2AgNO3溶液,若無白色沉淀生成,則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈,若出現(xiàn)白色沉淀則表明沉淀未洗凈。 如果用碳做還原劑,過量的碳混雜在金屬中難以除去,而且碳會在高溫下和金屬鎢反應(yīng)形成碳化鎢,不容易獲得純的金屬鎢,若用氫氣作還原劑,就可避免該問題。 0.2mol/L

【解析】

白鎢礦的主要成分是CaWO4,含有SiO2、Fe2O3等雜質(zhì),白鎢礦與碳酸鈉在1000℃溫度下反應(yīng),SiO2Na2CO3會反應(yīng)生成Na2SiO3,F(xiàn)e2O3不反應(yīng),得到的混合物用水浸取,過濾后的濾液經(jīng)過系列操作得到WO3,說明Na2CO3CaWO4反應(yīng)生成Na2WO4,則濾渣AFe2O3等,濾液中含有Na2SiO3、Na2WO4,再調(diào)節(jié)pH5~8之間,使SiO32-轉(zhuǎn)化為H2SiO3沉淀過濾除去,母液中含有Na2WO4,向其中加入鹽酸得到沉淀CH2WO4,沉淀C灼燒產(chǎn)生WO3和水,再還原WO3得到鎢

(1)NH3+CO2+H2O=NH4HCO3,NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl,方程式疊加得到總反應(yīng)方程式;

(2)CaWO4與純堿反應(yīng)生成Na2WO4、CaOCO2;

(3)濾渣B為硅酸,調(diào)節(jié)溶液pH使硅酸根轉(zhuǎn)化為H2SiO3沉淀過濾除去,應(yīng)加入酸;

(4)檢驗沉淀C的表面會附著NaCl,用硝酸銀溶液檢驗最后一次洗滌液中是否含有Cl-判斷;

(5)在高溫下碳或氫氣都可置換出W,但碳為固體,難以分離,且碳和金屬鎢在高溫下會反應(yīng)生成碳化鎢;

(6) 根據(jù)Ksp(CaWO4)=c(Ca2+)×c(WO4-)計算c(Ca2+),再根據(jù)Ksp[Ca(OH)2]= c(Ca2+)×c2(OH-)計算c(OH-)。

(1)向飽和食鹽水中先通入足量氨氣,使溶液顯堿性,然后通入CO2氣體,發(fā)生反應(yīng):NH3+CO2+H2O=NH4HCO3,NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl,將兩個反應(yīng)方程式疊加,可得總反應(yīng)方程式:NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl;

(2)CaWO4與純堿在高溫下反應(yīng)生成Na2WO4、CaOCO2,反應(yīng)方程式為:CaWO4+Na2CO3Na2WO4+CaO+CO2↑;

(3)濾渣B的主要成分為H2SiO3,調(diào)節(jié)溶液pH,溶液中的SiO32-H+反應(yīng)產(chǎn)生H2SiO3沉淀過濾除去,所以應(yīng)加入鹽酸,選項B合理

(4)檢驗沉淀C是否洗滌干凈的操作是:取最后一次的洗滌液少量于試管中,滴入1~2滴稀硝酸,再滴加1~2AgNO3溶液,若無白色沉淀生成,則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈,若出現(xiàn)白色沉淀則表明沉淀未洗凈;

(5)如果用碳做還原劑,過量的碳混雜在金屬中難以除去,而且碳會在高溫下和金屬鎢反應(yīng)形成碳化鎢,不容易獲得純的金屬鎢,若用氫氣作還原劑,由于H2是氣體,就可避免上述問題;

(6)當溶液中WO42-恰好沉淀完全,其離子濃度等于10-5mol/L,根據(jù)Ksp(CaWO4)= c(Ca2+)×c(WO4-)=1×10-10,則溶液中c(Ca2+)=1×10-5mol/L,再根據(jù)Ksp[Ca(OH)2]= c(Ca2+)×c2(OH-),可知1×10-5mol/L×c2(OH-)= Ksp[Ca(OH)2]=4×10-7,所以c(OH-)=0.2mol/L。

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