Question

【题目】钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资。自然界中钨主要存在于黑钨矿中，其主要成分是铁和锰的钨酸盐（FeWO4、MnWO4），还含少量Si、As的化合物。由黑钨矿冶炼钨的工艺流程如下：

已知：

①滤渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2。

②上述流程中，钨的化合价只有在最后一步发生改变。

③常温下钨酸难溶于水。

（1）钨酸盐（FeWO4、MnWO4）中钨元素的化合价为____，请写出MnWO4在熔融条件下发生碱分解反应生成Fe2O3的化学方程式__________。

（2）上述流程中向粗钨酸钠溶液中加硫酸中和至pH=10后，溶液中的杂质阴离子确SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等，则“净化”过程中，加入H2O2时发生反应的离子方程式为____，滤渣Ⅱ的主要成分是____。

（3）已知氢氧化钙和钨酸钙（CaWO4）都是微溶电解质，两者的溶解度均随温度升高而减小。下图为不同温度下Ca（OH）2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线，则：

①T1 _____T2（填“>”或“<”）T1时Ksp（CaWO4）=____。

②将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙，发生反应的离子方程式为____。

Answer 1

【答案】 +6 4FeWO4+O2+8NaOH 2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O H2O2+HAsO32-═HAsO42-+H2O；MgSiO3 MgHAsO4 < 1×10-10 WO42-+Ca（OH）2=CaWO4+2OH-

【解析】由流程可知，钨酸亚铁和氢氧化钠、氧气反应生成氧化铁和钨酸钠，钨酸锰和氢氧化钠反应生成钨酸钠和氢氧化锰，水浸时，氧化铁和氢氧化锰不溶于水，钨酸钠溶于水，故过滤后得到的滤液含钨酸钠，滤渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2，钨酸钠和浓硫酸反应生成钨酸和硫酸钠；加入过氧化氢，氧化+5价的钨为+6价，加入氯化镁，生成难溶于水的MgSiO3、MgHAsO4，过滤，滤液为钨酸钠，酸化，加热分解产生三氧化钨和水，用还原剂还原三氧化钨生成钨，据此分析解答。

（1）钨酸盐FeWO4为钨酸亚铁，钨酸盐（FeWO4、MnWO4）中铁、锰的化合价都为+2价，设钨酸盐（FeWO4、MnWO4）中钨元素的化合价为+x，因化合物中正负化合价代数和为零，则+2+x+（-2）×4=0，解得x=+6。根据流程图可知钨酸亚铁和氢氧化钠、氧气反应生成氧化铁和钨酸钠，反应的方程式为4FeWO4+O2+8NaOH 2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O；（2）根据以上分析，加入H2O2的目的是将HAsO32-氧化成HAsO42-，离子方程式为H2O2+HAsO32-═HAsO42-+H2O，滤液I中存在SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等离子，经过调解pH值后，加入氯化镁，Mg2+沉淀SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等离子，滤渣Ⅱ的主要成分是MgSiO3、MgHAsO4

；（3）①根据图象可知，氢氧化钙和钨酸钙在钙离子浓度相同时，T1温度下阴离子浓度大于T2，说明T1时的溶度积大于T2，溶度积越大，则溶解度越大，所以T1时溶解度较大，由于“已知氢氧化钙和钨酸钙（CaWO4）都是微溶电解质，两者的溶解度均随温度升高而减小”，则T1＜T2；T1时KSP（CaWO4）=c（Ca2+）c（WO42-）=1×10-5×1×10-5=1×10-10；②将钨酸钠溶液加入石灰乳，发生复分解反应，氢氧化钙和钨酸根离子反应生成钨酸钙沉淀，反应的离子方程式为WO42-+Ca（OH）2=CaWO4+2OH-。