Question

2．用黑鎢礦[FeWO₄、MnWO₄（W為+6價(jià)）]結(jié)合其它化工生產(chǎn)高純鎢的化工流程如圖1．已知H₂WO₄是不溶于水的弱酸，受熱可分解生成氧化物．請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題：

（1）上述流程中通入空氣的目的是氧化Fe²⁺、Mn²⁺；
（2）濾渣A為黑色，其與硫酸反應(yīng)的離子方程式為Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O；
濾液A與濃鹽酸反應(yīng)的離子方程式為WO₄^2-+2H⁺=H₂WO₄↓；
（3）實(shí)驗(yàn)室用鋅錳堿性電池做電源模擬氯堿工業(yè)的裝置如圖2：
已知：鋅錳堿性電池的總反應(yīng)為Zn+2MnO₂+2H₂O=Zn（OH）₂+2MnOOH，寫(xiě)出鋅錳堿性電池正極反應(yīng)式MnO₂+e^-+H₂O=MnOOH+OH^-；則鋅錳堿性電池的鋅電極應(yīng)與裝置中電極B（填“A”或“B”）相接，進(jìn)料口A的物質(zhì)為精制飽和食鹽水，若鋅電極消耗6.5g時(shí)產(chǎn)生的氣體Y理論上能還原固體甲得到6.1g純鎢（保留一位小數(shù)）．[Mr（W）=184]
（4）已知單質(zhì)碳也可與固體甲制得鎢，用氣體Y而不用單質(zhì)碳的原因會(huì)引入雜質(zhì)碳，會(huì)生成碳化鎢；
（5）常溫下，黑鎢礦中FeWO₄和MnWO₄的溶度積常數(shù)分別為：K_sp（FeWO₄）=2.5×10^-12；K_sp（MnWO₄）=7.5×10^-16；欲將體積為1L含MnWO₄物質(zhì)的量為0.6mol懸濁液全部轉(zhuǎn)化為FeWO₄懸濁液，理論上可往MnWO₄懸濁液加入等體積一定濃度的FeCl₂溶液完成上述轉(zhuǎn)化；請(qǐng)計(jì)算所加入FeCl₂溶液濃度為2000mol/L．（溶液混合體積變化可忽略）

Answer 1

分析 黑鎢礦通入空氣與氫氧化鈉在熔融狀態(tài)下反應(yīng)生成MnO₂、Fe₃O₄、Na₂WO₄，加水溶解、過(guò)濾，濾渣A為黑色，含有MnO₂、Fe₃O₄，加入硫酸，F(xiàn)e₃O₄溶解，濾渣C為MnO₂，可用于鋅錳堿性電池，濾液A含有Na₂WO₄，加入鹽酸可生成H₂WO₄沉淀，灼燒生成WO₃，濾液B含有NaCl，電解飽和食鹽水生成氫氣，可與WO₃反應(yīng)生成W，
（1）上述流程中通入空氣可氧化Fe²⁺、Mn²⁺；
（2）濾渣A含有MnO₂、Fe₃O₄，加入硫酸，F(xiàn)e₃O₄溶解；濾液A中含有WO₄^2-，與氫離子反應(yīng)生成H₂WO₄沉淀；
（3）鋅錳堿性電池的正極上二氧化錳得電子生成MnOOH；電解飽和食鹽水，石墨為陽(yáng)極，鐵為陰極，鋅錳堿性電池的鋅電極應(yīng)與裝置中電極B相連，氫氣在陰極生成，從出口B出來(lái)，且陰極生成氫氧化鈉，從進(jìn)料口A加入的物質(zhì)為精制飽和食鹽水；根據(jù)電子守恒計(jì)算；
（4）單質(zhì)碳也可與固體WO₃制得鎢，但易引入雜質(zhì)碳；
（5）根據(jù)K_sp（FeWO₄）=c（Fe²⁺）•c（WO₄^2-）=2.5×10^-12，結(jié)合亞鐵離子的濃度計(jì)算即可．

解答 解：黑鎢礦通入空氣與氫氧化鈉在熔融狀態(tài)下反應(yīng)生成MnO₂、Fe₂O₃、Fe₃O₄、Na₂WO₄，加水溶解、過(guò)濾，濾渣A含有MnO₂、Fe₃O₄，加入硫酸，F(xiàn)e₃O₄溶解，濾渣C為MnO₂，可用于鋅錳堿性電池，濾液A含有Na₂WO₄，加入鹽酸可生成H₂WO₄沉淀，灼燒生成WO₃，濾液B含有NaCl，電解飽和食鹽水生成氫氣，可用于高溫下與WO₃反應(yīng)生成W，
（1）上述流程中通入空氣可氧化Fe²⁺、Mn²⁺，故答案為：氧化Fe²⁺、Mn²⁺；
（2）濾渣A含有MnO₂、Fe₃O₄，加入硫酸，F(xiàn)e₃O₄溶解，反應(yīng)的離子方程式為Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺4H₂O；濾液A中含有WO₄^2-，與氫離子反應(yīng)生成H₂WO₄沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：WO₄^2-+2H⁺=H₂WO₄↓；
故答案為：Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺4H₂O；WO₄^2-+2H⁺=H₂WO₄↓；
（3）鋅錳堿性電池的正極上二氧化錳得電子生成MnOOH，則電池正極反應(yīng)式為MnO₂+e^-+H₂O=MnOOH+OH^-，電解飽和食鹽水，石墨為陽(yáng)極，鐵為陰極，鋅錳堿性電池的鋅電極應(yīng)與裝置中電極B相連，氫氣在陰極生成，從出口B出來(lái)，且陰極生成氫氧化鈉；從進(jìn)料口A加入的物質(zhì)為精制飽和食鹽水，
根據(jù)電子守恒可知，Zn～2e^-～H₂～$\frac{1}{3}$WO₃ ～$\frac{1}{3}$W
                 65                $\frac{1}{3}$×184
                 6.5g               m（W）
則m（W）=$\frac{6.5g×\frac{1}{3}×184}{65}$=6.1g，
故答案為：MnO₂+e^-+H₂O=MnOOH+OH^-；B；精制飽和食鹽水；6.1；
（4）單質(zhì)碳也可與固體WO₃制得鎢，但易引入雜質(zhì)碳，且生成碳化鎢，故答案為：會(huì)引入雜質(zhì)碳，會(huì)生成碳化鎢；
（5）根據(jù)K_sp（FeWO₄）=c（Fe²⁺）•c（WO₄^2-）=2.5×10^-12，K_sp（MnWO₄）=7.5×10^-16，體積為1L含MnWO₄物質(zhì)的量為0.6mol，則溶液中c（WO₄^2-）=$\frac{7.5×1{0}^{-16}}{0.6}$=1.25×10^-15，c（Fe²⁺）=$\frac{Ksp}{c（W{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{2.5×1{0}^{-12}}{1.25×1{0}^{-15}}$=2000mol/L，
故答案為：2000．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查工業(yè)制備流程、金屬的冶煉、化學(xué)計(jì)算，為高考高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�、�?jì)算能力的考查，綜合性強(qiáng)，注意把握實(shí)驗(yàn)的流程和原理，難度中等．