Question

【题目】铼(Re)是熔点和沸点较高的金属单质之一，用于制造高效能喷射引擎和火箭引擎。从辉钼矿氧化焙烧后的烟道灰(主要成分有SiO2、Re2O7、MoO3、CuO、Fe3O4)中提取铼粉的流程如图：

已知：

I.过铼酸(HReO4)是易溶于水的一元强酸，但不具有强氧化性。

II.过铼酸铵(NH4ReO4)是白色片状晶体，微溶于冷水，溶于热水。

回答下列问题：

（1）“碱浸”时，Re2O7和MoO3与NaOH发生以下反应：Re2O7+2NaOH=2NaReO4+H2O；MoO3+2NaOH=Na2MoO4+H2O，则“滤渣I”的成分为___。

（2）①“还原”时，Zn被氧化成ZnO，NaReO4被还原生成难溶的2ReO2·2H2O，该反应的离子方程式为___。

②分别在20℃和60℃条件下进行“还原”时，溶液中Re和Zn的含量变化如图中曲线所示，若不考虑时间对还原反应的影响，“还原”时，最好选择的温度为___。

（3）通氧气进行“氧化”时，往往进行加压，目的是___。“氧化”时，若生成376.5g过铼酸，理论上消耗标准状况下氧气的体积为___ L。

（4）“沉铼”时，加入热NH4Cl溶液至产生白色沉淀，为使沉淀充分析出并分离得到纯净NH4ReO4晶体，“操作I”包括___、洗涤、干燥。

（5）为提高铼的纯度，“过滤”得到的NH4ReO4需进行提纯，提纯所用的方法是___。

（6）“热解”时，发生反应的化学方程式为___。

Answer 1

【答案】CuO、Fe3O4 3Zn+2ReO+4OH-=3ZnO+2ReO2·2H2O 20℃ 增大氧气在溶液中的溶解度，加快氧化速率 25.2 冷却结晶、过滤 重结晶 4NH3ReO4+3O22N2+8H2O+2Re2O7

【解析】

烟道灰经过NaOH溶液碱浸后，SiO2、Re2O7、MoO3发生反应，滤渣1中是CuO、Fe3O4。加Zn还原，发生反应3Zn+2ReO+4OH-=3ZnO+2ReO2+2H2O，过滤后得到ReO2·2H2O固体，经O2氧化后得到过铼酸(HReO4)。加入热NH4Cl溶液，经过冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到过铼酸铵(NH4ReO4)，再与O2发生反应4NH3ReO4+3O22N2+8H2O+2Re2O7，得到Re2O7，最后用H2还原氧化物得到金属Re。

（1）“碱浸”时，Re2O7和MoO3与NaOH发生反应：Re2O7+2NaOH=2NaReO4+H2O；MoO3+2NaOH=Na2MoO4+H2O，SiO2与NaOH发生反应：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O，只有CuO、Fe3O4没有反应，故滤渣1是CuO、Fe3O4；

（2）①根据题意，Zn被氧化成ZnO，NaReO4被还原生成ReO2·2H2O，故离子方程式是3Zn+2ReO+4OH-=3ZnO+2ReO2·2H2O；

②温度越高，反应速率越快，由图像可知，两条比较陡的曲线为60℃时的曲线，稍微缓和的曲线是20℃时的曲线。20℃的曲线最后的Re含量低，即得到的固体更多，不考虑时间因素，选择20℃；

（3）气体的溶解度随压强的增大而增大，加压可以增大氧气在溶液中的溶解度，即加大了O2的浓度，从而加快氧化速率；376.5g过铼酸的物质的量为，Re元素由ReO2中的+4价变为HReO4中的+7价，每个Re转移电子数为3，所以共转移电子，每个O2转移4个电子，O2的物质的量为，体积为；（4）由分析可知，加入热NH4Cl溶液后需经冷却结晶、过滤操作；

（5）过铼酸铵(NH4ReO4)是白色片状晶体，微溶于冷水，溶于热水，提纯时可用热水溶解后冷却结晶，属于重结晶；

（6）由分析可知，NH3ReO4与O2反应生成N2和Re2O7，反应方程式为4NH3ReO4+3O22N2+8H2O+2Re2O7；