Question

【題目】我國是世界上最大的鎢儲藏國，金屬鎢可用于制造燈絲、合金鋼和光學(xué)儀器，有“光明使者”的美譽(yù)；現(xiàn)以白鎢礦(主要成分為CaWO4，還含有二氧化硅、氧化鐵等雜質(zhì))為原料冶煉高純度金屬鎢，工業(yè)流程如下：

已知：①鎢酸酸性很弱，難溶于水；

②完全沉淀離子的pH值：SiO32-為8，WO42-為5；

③碳和金屬鎢在高溫下會反應(yīng)生成碳化鎢。

回答下列問題：

(1)工業(yè)上生產(chǎn)純堿常先制得碳酸氫鈉，此法叫“聯(lián)堿法”，為我國化工專家侯德榜創(chuàng)立，即向飽和食鹽水中先通入NH3，再通入CO2，最終生成碳酸氫鈉晶體和氯化銨溶液，寫出該化學(xué)反應(yīng)方程式：____________。

(2)流程中白鎢礦CaWO4和純堿發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是：________________________。

(3)濾渣B的主要成分是（寫化學(xué)式）______。調(diào)節(jié)pH可選用的試劑是：_____(填選項(xiàng))。

A.氨水 B.鹽酸 C.NaOH溶液 D.Na2CO3溶液

(4)檢驗(yàn)沉淀C是否洗滌干凈的操作是________________________________________。

(5)為了獲得可以拉制燈絲的高純度金屬鎢，不宜用碳而必須用氫氣作還原劑的原因是_________。

(6)將氫氧化鈣加入鎢酸鈉堿性溶液中可得到鎢酸鈣，已知某溫度時，Ksp(CaWO4)=1×10-10，Ksp[Ca(OH)2]=4×10-7，當(dāng)溶液中WO42-恰好沉淀完全（離子濃度等于10-5mol/L）時，溶液中c(OH-)=_____。

Answer 1

【答案】NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl CaWO4+Na2CO3Na2WO4+CaO+CO2↑ H2SiO3 B 取最后一次的洗滌液少量于試管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴加1～2滴AgNO3溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈，若出現(xiàn)白色沉淀則表明沉淀未洗凈。 如果用碳做還原劑，過量的碳混雜在金屬中難以除去，而且碳會在高溫下和金屬鎢反應(yīng)形成碳化鎢，不容易獲得純的金屬鎢，若用氫氣作還原劑，就可避免該問題。 0.2mol/L

【解析】

白鎢礦的主要成分是CaWO4，含有SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)，白鎢礦與碳酸鈉在1000℃溫度下反應(yīng)，SiO2與Na2CO3會反應(yīng)生成Na2SiO3，F(xiàn)e2O3不反應(yīng)，得到的混合物用水浸取，過濾后的濾液經(jīng)過系列操作得到WO3，說明Na2CO3與CaWO4反應(yīng)生成Na2WO4，則濾渣A為Fe2O3等，濾液中含有Na2SiO3、Na2WO4，再調(diào)節(jié)pH在5～8之間，使SiO32-轉(zhuǎn)化為H2SiO3沉淀過濾除去，母液中含有Na2WO4，向其中加入鹽酸得到沉淀C為H2WO4，沉淀C灼燒產(chǎn)生WO3和水，再還原WO3得到鎢。

(1)NH3+CO2+H2O=NH4HCO3，NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，方程式疊加得到總反應(yīng)方程式；

(2)CaWO4與純堿反應(yīng)生成Na2WO4、CaO與CO2；

(3)濾渣B為硅酸，調(diào)節(jié)溶液pH使硅酸根轉(zhuǎn)化為H2SiO3沉淀過濾除去，應(yīng)加入酸；

(4)檢驗(yàn)沉淀C的表面會附著NaCl，用硝酸銀溶液檢驗(yàn)最后一次洗滌液中是否含有Cl-判斷；

(5)在高溫下碳或氫氣都可置換出W，但碳為固體，難以分離，且碳和金屬鎢在高溫下會反應(yīng)生成碳化鎢；

(6) 根據(jù)Ksp(CaWO4)=c(Ca2+)×c(WO4-)計(jì)算c(Ca2+)，再根據(jù)Ksp[Ca(OH)2]= c(Ca2+)×c2(OH-)計(jì)算c(OH-)。

(1)向飽和食鹽水中先通入足量氨氣，使溶液顯堿性，然后通入CO2氣體，發(fā)生反應(yīng)：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3，NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，將兩個反應(yīng)方程式疊加，可得總反應(yīng)方程式：NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；

(2)CaWO4與純堿在高溫下反應(yīng)生成Na2WO4、CaO與CO2，反應(yīng)方程式為：CaWO4+Na2CO3Na2WO4+CaO+CO2↑；

(3)濾渣B的主要成分為H2SiO3，調(diào)節(jié)溶液pH，溶液中的SiO32-與H+反應(yīng)產(chǎn)生H2SiO3沉淀過濾除去，所以應(yīng)加入鹽酸，選項(xiàng)B合理；

(4)檢驗(yàn)沉淀C是否洗滌干凈的操作是：取最后一次的洗滌液少量于試管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴加1～2滴AgNO3溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈，若出現(xiàn)白色沉淀則表明沉淀未洗凈；

(5)如果用碳做還原劑，過量的碳混雜在金屬中難以除去，而且碳會在高溫下和金屬鎢反應(yīng)形成碳化鎢，不容易獲得純的金屬鎢，若用氫氣作還原劑，由于H2是氣體，就可避免上述問題；

(6)當(dāng)溶液中WO42-恰好沉淀完全，其離子濃度等于10-5mol/L，根據(jù)Ksp(CaWO4)= c(Ca2+)×c(WO4-)=1×10-10，則溶液中c(Ca2+)=1×10-5mol/L，再根據(jù)Ksp[Ca(OH)2]= c(Ca2+)×c2(OH-)，可知1×10-5mol/L×c2(OH-)= Ksp[Ca(OH)2]=4×10-7，所以c(OH-)=0.2mol/L。