Question

【题目】钨（74W）是熔点最高的金属，是重要的战略物资。自然界中钨矿石的主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO4、MnWO4)，还含少量Si、P、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，除最后一步外，其余步骤钨的化合价未变。③常温下钨酸难溶于水。 回答下列问题：

（1）钨酸中钨元素的化合价为_________，写出MnWO4在熔融条件下发生碱分解反应生成MnO2的化学方程式___________________________________________。

（2）上述流程中向粗钨酸钠溶液中加硫酸调pH=10后，溶液中的杂质阴离子为SiO32-、HAsO32-、HAsO42-、HPO42-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。图为不同温度下Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线。则T1_________T2(填“>”或“<”)。

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_________________，T2时该反应的平衡常数为_________________。

（4）硬质合金刀具中含碳化钨(WC)，利用电解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，HCl溶液为电解液，阳极析出钨酸并放出CO2。该阳极反应式为_________________。

Answer 1

【答案】 +6 2MnWO4＋O2＋4NaOH2MnO2＋2Na2WO4＋2H2O HAsO32－＋H2O2=HAsO42－＋H2O MgSiO3 、MgHAsO4 、MgHPO4 < WO42－＋Ca(OH)2（s）=CaWO4（s）＋2OH－ 1×103 WC＋6H2O－10e-=H2WO4↓＋CO2↑＋10H＋

【解析】（1）根据化合价法则可求出钨元素化合价；MnWO4在熔融条件下发生碱分解，产物有钨酸钠、二氧化锰等。

（2）H2O2为氧化剂，加入后会将HAsO32－氧化为HAsO42－。

（3）二者的溶解度均随温度升高而减小，由图可知二者均是在T2温度下在溶液中的离子浓度更小，可知 T2应大于T1；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；根据该温度下的Ksp 和平衡常数 K进行计算。

（4）阳极析出钨酸并放出CO2，这说明阳极是WC中的碳元素失去电子转化为CO2，W转化为钨酸。

（1）H2WO4中，氢元素为+1价，氧元素为-2价，根据化合价法则可推知，其中的钨元素为+6价；MnWO4在熔融条件下发生碱分解，已知产物应有钨酸钠以及不溶于水的滤渣，推测其为二氧化锰，因此反应的方程式为2MnWO4＋O2＋4NaOH2MnO2＋2Na2WO4＋2H2O；正确答案：+6 ；2MnWO4＋O2＋4NaOH2MnO2＋2Na2WO4＋2H2O。

（2）H2O2为氧化剂，加入后会将HAsO32－氧化为HAsO42－，反应方程式为：HAsO32－＋H2O2=HAsO42－＋H2O；滤渣Ⅱ中主要是不溶于水的镁盐，成分为MgSiO3 、MgHAsO4 、MgHPO4 ；正确答案：HAsO32－＋H2O2=HAsO42－＋H2O；MgSiO3 、MgHAsO4 、MgHPO4。

（3）①二者的溶解度均随温度升高而减小，由图可知二者均是在T2温度下在溶液中的离子浓度更小，可知 T2应大于T1；正确答案：<。

②T1时观察CaWO4沉淀溶解平衡曲线的起点，此时c(Ca2+)=10-7mol/L 、c(WO42-)=10-4mol/L，可知二者的溶度积常数Ksp=10-11；钨酸钠溶液中加入大量石灰乳得到钨酸钙的离子方程式为WO42－＋Ca(OH)2（s）=CaWO4（s）＋2OH－，石灰乳和钨酸钙均为沉淀，不写沉淀符号；根据图像可知该温度下KSP[Ca(OH)2]=c（Ca2+）c2（OH-）=1×10-6×(0.1)2=1×10-8，所以该温度下反应的平衡常数K＝；正确答案：WO42－＋Ca(OH)2（s）=CaWO4（s）＋2OH－； 1×103。

（4）电解时，用碳化钨做阳极，碳元素被氧化为二氧化碳，W转化为钨酸；在酸性环境下的阳极反应为：WC＋6H2O－10e-=H2WO4↓＋CO2↑＋10H＋；正确答案：WC＋6H2O－10e-=H2WO4↓＋CO2↑＋10H＋。