Question

1．钨是重要的战略元素，在地壳中含量仅为0.007%，我国钨储量约占世界总储量的55%，居首位．从经过预处理的钨矿原料（主要成分FeWO₄、MnWO₄，还含Si、P、As的化合物等）制备WO₃的流程如下：

回答下列问题：
（1）上述流程中操作甲的名称是过滤．
（2）钨矿原料“碱分解”时的浸出率与原料中的CaO含量、NaOH浓度、碱用量等都有关系，如下表所示．下列说法正确的是A．
钨矿原料碱分解时的浸出率受NaOH浓度等因素影响的关系图

w（CaO）% NaOH浓度& 浸出率% 碱用量c/mol•L-1	0.1	1.3	1.3	2.7
	30	30	40	40
1.1	99.1	90.1	93.3	83.2
1.3	99.4	92.7	93.0	82.1
1.5	99.5	93.4	96.5	83.0

注：碱用量的单位为理论量的倍数
A．增大NaOH浓度浸出率增大　　　　　　　　 B．增大碱用量浸出率一定增大
C．增大碱用量浸出率一定减小　　　　　　　 D．原料中CaO的含量增大则浸出率增大
（3）pH=10的溶液中含有的杂质阴离子有SiO₃^2-、HAsO₃^2-、HAsO₄^2-、HPO₄^2-等．则“净化”时，加入H₂O₂反应的离子方程式HAsO₃^2-+H₂O₂=HAsO₄^2-+H₂O．
（4）在“净化”阶段，若常温下所得溶液pH=9.5，为不产生Mg（OH）₂沉淀，溶液中c（Mg²⁺）应不超过5.6×10^-3mol•L^-1．[K_sp（Mg（OH）₂=5.6×10^-12]
（5）上述流程中所得的产品质量较好，但有废物排出，排出的废水中含有的主要物质是Na₂SO₄、NaCl（填化学式）．
（6）用酸性介质中的碳化钨（WC）的阳极氧化法，可以从碳化钨废料中回收钨．电解时，用碳化钨做阳极，不锈钢做阴极，阳极析出钨酸并放出无污染的气体．该阳极反应式为WC+6H₂O-10e^-=H₂WO₄+CO₂↑+10H⁺．

Answer 1

分析 钨矿原料加入氢氧化钠溶解，得到粗钨酸钠溶液，再加硫酸调节pH=10得含有的杂质阴离子有SiO₃^2-、HAsO₃^2-、HAsO₄^2-、HPO₄^2-等的溶液，加入双氧水，将HAsO₃^2-氧化成HAsO₄^2-，再加氯化镁沉淀SiO₃^2-、HAsO₄^2-、HPO₄^2-等，过滤所得溶液主要为钨酸钠溶液，进一步提纯得到WO₃．
（1）根据以上分析，操作甲能得到滤液、滤渣、分离固液通常用过滤；
（2）根据图表数据分析，增大NaOH浓度，浸出率增大；增大CaO浓度，浸出率减小；
（3）根据以上分析，加入H₂O₂的目的是将HAsO₃^2-氧化成HAsO₄^2-，据此书写离子反应方程式；
（4）依据Kw=c（OH^-）•c（H⁺）求出c（OH^-），依据K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）×c²（OH^-），C（Mg²⁺）=$\frac{{K}_{SP}[Mg（OH）_{2}]}{{C}^{2}（O{H}^{-}）}$进行计算；
（5）钨矿原料“碱分解”加过量氢氧化钠，所以一定含有氢氧化钠，加硫酸，硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠，钠离子在溶液中，加氯化镁，氯离子未沉淀，所以滤液中含有硫酸钠、氯化钠等；
（6）电解时阴极得到电子，由于电解质溶液是酸性介质，所以阴极是氢离子放电生成氢气，碳化钨做阳极，碳化钨（WC）失去电子生成H₂WO₄．

解答 解：（1）反应流程图中加氯化镁沉淀SiO₃^2-、HAsO₄^2-、HPO₄^2-等，预得到钨酸钠溶液，分离固液通常用过滤，
故答案为：过滤；
（2）根据图表数据分析，增大NaOH浓度，浸出率增大；增大CaO浓度，浸出率减小，所以增大碱用量，浸出率不一定增大或减小，
故答案为：A，
（3）根据以上分析，加入H₂O₂的目的是将HAsO₃^2-氧化成HAsO₄^2-，离子方程式为H₂O₂+HAsO₃^2-═HAsO₄^2-+H₂O，
故答案为：H₂O₂+HAsO₃^2-═HAsO₄^2-+H₂O；
（4）在“净化”阶段，若常温下所得溶液pH=9.5，Kw=c（OH^-）•c（H⁺），c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-9.5}}$=10^-4.5mol•L^-1，K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=5.6×10^-12，C（Mg²⁺）=$\frac{{K}_{SP}[Mg（OH）_{2}]}{{C}^{2}（O{H}^{-}）}$=$\frac{5.6×1{0}^{-12}}{（1×1{0}^{-9.5}）^{2}}$=5.6×10^-3mol•L^-1，
故答案为：5.6×10^-3mol•L^-1；
（5）钨矿原料加入氢氧化钠溶解，再加硫酸调节pH=10，硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠，加氯化镁沉淀SiO₃^2-、HAsO₄^2-、HPO₄^2-等，所以排出的废水中含有的主要物质是Na₂SO₄、NaCl，
故答案为：Na₂SO₄、NaCl；
（6）电解时，阴极是氢离子放电生成氢气，电极反应式是2H⁺+2e^-=H₂↑，阳极是碳化钨失去电子，发生氧化反应：WC+6H₂O-10e^-=H₂WO₄+CO₂↑+10H⁺，
故答案为：WC+6H₂O-10e^-=H₂WO₄+CO₂↑+10H⁺．

点评 本题以钨矿原料制备WO₃的工艺流程为载体，考查电解原理、对工艺流程的理解、常用化学用语等，题目难度中等，理解工艺流程是解题的关键，需要学生具有扎实的基础与综合运用知识分析、解决问题的能力．