Question

1．鎢是重要的戰(zhàn)略元素，在地殼中含量僅為0.007%，我國鎢儲量約占世界總儲量的55%，居首位．從經(jīng)過預(yù)處理的鎢礦原料（主要成分FeWO₄、MnWO₄，還含Si、P、As的化合物等）制備WO₃的流程如下：

回答下列問題：
（1）上述流程中操作甲的名稱是過濾．
（2）鎢礦原料“堿分解”時的浸出率與原料中的CaO含量、NaOH濃度、堿用量等都有關(guān)系，如下表所示．下列說法正確的是A．
鎢礦原料堿分解時的浸出率受NaOH濃度等因素影響的關(guān)系圖

w（CaO）% NaOH濃度& 浸出率% 堿用量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：堿用量的單位為理論量的倍數(shù)
A．增大NaOH濃度浸出率增大　　　　　　　　 B．增大堿用量浸出率一定增大
C．增大堿用量浸出率一定減小　　　　　　　 D．原料中CaO的含量增大則浸出率增大
（3）pH=10的溶液中含有的雜質(zhì)陰離子有SiO₃^2-、HAsO₃^2-、HAsO₄^2-、HPO₄^2-等．則“凈化”時，加入H₂O₂反應(yīng)的離子方程式HAsO₃^2-+H₂O₂=HAsO₄^2-+H₂O．
（4）在“凈化”階段，若常溫下所得溶液pH=9.5，為不產(chǎn)生Mg（OH）₂沉淀，溶液中c（Mg²⁺）應(yīng)不超過5.6×10^-3mol•L^-1．[K_sp（Mg（OH）₂=5.6×10^-12]
（5）上述流程中所得的產(chǎn)品質(zhì)量較好，但有廢物排出，排出的廢水中含有的主要物質(zhì)是Na₂SO₄、NaCl（填化學(xué)式）．
（6）用酸性介質(zhì)中的碳化鎢（WC）的陽極氧化法，可以從碳化鎢廢料中回收鎢．電解時，用碳化鎢做陽極，不銹鋼做陰極，陽極析出鎢酸并放出無污染的氣體．該陽極反應(yīng)式為WC+6H₂O-10e^-=H₂WO₄+CO₂↑+10H⁺．

Answer 1

分析 鎢礦原料加入氫氧化鈉溶解，得到粗鎢酸鈉溶液，再加硫酸調(diào)節(jié)pH=10得含有的雜質(zhì)陰離子有SiO₃^2-、HAsO₃^2-、HAsO₄^2-、HPO₄^2-等的溶液，加入雙氧水，將HAsO₃^2-氧化成HAsO₄^2-，再加氯化鎂沉淀SiO₃^2-、HAsO₄^2-、HPO₄^2-等，過濾所得溶液主要為鎢酸鈉溶液，進一步提純得到WO₃．
（1）根據(jù)以上分析，操作甲能得到濾液、濾渣、分離固液通常用過濾；
（2）根據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，增大NaOH濃度，浸出率增大；增大CaO濃度，浸出率減��；
（3）根據(jù)以上分析，加入H₂O₂的目的是將HAsO₃^2-氧化成HAsO₄^2-，據(jù)此書寫離子反應(yīng)方程式；
（4）依據(jù)Kw=c（OH^-）•c（H⁺）求出c（OH^-），依據(jù)K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）×c²（OH^-），C（Mg²⁺）=$\frac{{K}_{SP}[Mg（OH）_{2}]}{{C}^{2}（O{H}^{-}）}$進行計算；
（5）鎢礦原料“堿分解”加過量氫氧化鈉，所以一定含有氫氧化鈉，加硫酸，硫酸和氫氧化鈉反應(yīng)生成硫酸鈉，鈉離子在溶液中，加氯化鎂，氯離子未沉淀，所以濾液中含有硫酸鈉、氯化鈉等；
（6）電解時陰極得到電子，由于電解質(zhì)溶液是酸性介質(zhì)，所以陰極是氫離子放電生成氫氣，碳化鎢做陽極，碳化鎢（WC）失去電子生成H₂WO₄．

解答 解：（1）反應(yīng)流程圖中加氯化鎂沉淀SiO₃^2-、HAsO₄^2-、HPO₄^2-等，預(yù)得到鎢酸鈉溶液，分離固液通常用過濾，
故答案為：過濾；
（2）根據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，增大NaOH濃度，浸出率增大；增大CaO濃度，浸出率減小，所以增大堿用量，浸出率不一定增大或減小，
故答案為：A，
（3）根據(jù)以上分析，加入H₂O₂的目的是將HAsO₃^2-氧化成HAsO₄^2-，離子方程式為H₂O₂+HAsO₃^2-═HAsO₄^2-+H₂O，
故答案為：H₂O₂+HAsO₃^2-═HAsO₄^2-+H₂O；
（4）在“凈化”階段，若常溫下所得溶液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，
故答案為：5.6×10^-3mol•L^-1；
（5）鎢礦原料加入氫氧化鈉溶解，再加硫酸調(diào)節(jié)pH=10，硫酸和氫氧化鈉反應(yīng)生成硫酸鈉，加氯化鎂沉淀SiO₃^2-、HAsO₄^2-、HPO₄^2-等，所以排出的廢水中含有的主要物質(zhì)是Na₂SO₄、NaCl，
故答案為：Na₂SO₄、NaCl；
（6）電解時，陰極是氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)式是2H⁺+2e^-=H₂↑，陽極是碳化鎢失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)：WC+6H₂O-10e^-=H₂WO₄+CO₂↑+10H⁺，
故答案為：WC+6H₂O-10e^-=H₂WO₄+CO₂↑+10H⁺．

點評 本題以鎢礦原料制備WO₃的工藝流程為載體，考查電解原理、對工藝流程的理解、常用化學(xué)用語等，題目難度中等，理解工藝流程是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)與綜合運用知識分析、解決問題的能力．