Question

【題目】鎢酸鈣是非常重要的化學(xué)原料，主要用于生產(chǎn)鎢鐵、鎢絲及鎢合金等鎢制品。在鎢冶煉工藝中，將氫氧化鈣加入鎢酸鈉堿性溶液中得到鎢酸鈣。發(fā)生反應(yīng)：

Ⅰ．WO42ˉ(aq)+Ca(OH)2(s) CaWO4(s)+2OHˉ(aq) K1

已知：反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K1理論值如下表，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

溫度/℃	25	50	90	100
K1	79.96	208.06	222.88	258.05

（1）判斷反應(yīng)Ⅰ的△S ______0、△H______0（填“＞”、“＝”或“＜”），在______（填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。

（2）氫氧化鈣和鎢酸鈣（CaWO4）都是微溶電解質(zhì)，溶解度均隨溫度升高而減小。它們?cè)谒�中存在如下沉淀溶解平衡�?/span>

Ⅱ．CaWO4(s) Ca2+(aq) + WO42ˉ(aq) K2

Ⅲ．Ca(OH)2(s) Ca2+(aq) + 2OHˉ(aq) K3

①根據(jù)反應(yīng)Ⅰ～Ⅲ，可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K1=______（用K2、K3表示）。

②根據(jù)反應(yīng)Ⅱ，右圖為不同溫度下CaWO4的沉淀溶解平衡曲線。則T1 ____T2（填“＞”“=”或“＜”）。T1時(shí)，向0.5 molLˉ1鎢酸鈉的堿性溶液中，加入適量Ca(OH)2，反應(yīng)達(dá)到平衡后WO42ˉ的轉(zhuǎn)化率為60%，此時(shí)溶液中c(Ca2+)=_______molLˉ1。（假設(shè)反應(yīng)前后體積不變）

（3）制取鎢酸鈣時(shí)，適時(shí)向反應(yīng)混合液中添加適量的某種酸性物質(zhì)，有利于提高WO42ˉ的轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)后過(guò)濾，再向?yàn)V液中通CO2，進(jìn)一步處理得到Na2CO3。

①在反應(yīng)混合液中不直接通入CO2，其理由是_____________；

②用平衡移動(dòng)原理解釋添加酸性物質(zhì)的理由______________。

Answer 1

【答案】 ＞ ＞ 較高 K1= K3 / K2 ＜ 5×10ˉ10 堿性條件下CO2與Ca2+生成難溶物CaCO3，降低WO42ˉ的轉(zhuǎn)化率 加入酸性物質(zhì)與OHˉ反應(yīng)，使溶液中OHˉ濃度減小，平衡向生成CaWO4的方向移動(dòng)

【解析】（1）由表中數(shù)據(jù)可知，溫度升高，K值增大，平衡正向移動(dòng)，則正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，△H＞0；由方程式物質(zhì)狀態(tài)判斷，正反應(yīng)是一個(gè)熵增的反應(yīng)（溶液中離子數(shù)的變化），△S ＞0；結(jié)合反應(yīng)方向復(fù)合判據(jù)，應(yīng)在高溫下有利于此反應(yīng)的正向進(jìn)行。

①根據(jù)反應(yīng)Ⅰ～Ⅲ，可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K1=______（用K2、K3表示）。

（2）①WO42ˉ(aq)+Ca(OH)2(s) CaWO4(s)+2OHˉ(aq) K1

②CaWO4(s) Ca2+(aq) + WO42ˉ(aq) K2

③Ca(OH)2(s) Ca2+(aq) + 2OHˉ(aq) K3

③—②=①；則K1= K3/ K2。

②因CaWO4(s)溶解度隨溫度升高而減小，由圖中可知T1的Ksp大于T2的Ksp，故T1 ＜ T2；T1時(shí)，ksp[CaWO4(s)]=10—10，T1時(shí)，向0.5 molLˉ1鎢酸鈉的堿性溶液中，加入適量Ca(OH)2，反應(yīng)達(dá)到平衡CaWO4(s)后WO42ˉ的轉(zhuǎn)化率為60%，WO42-（aq）的平衡濃度為0.2mol/L，c(Ca2+)c(WO42-)10—10，c(Ca2+)=5×10ˉ10molLˉ1；

（3）在堿性條件下，CO2與堿反應(yīng)，增大了溶液中碳酸根離子濃度，易與Ca2+生成難溶物CaCO3，從而降低WO42ˉ的轉(zhuǎn)化率 ；加入酸性物質(zhì)與OHˉ反應(yīng)，使溶液中OHˉ濃度減小，平衡向生成CaWO4的方向移動(dòng)。