Question

（14分）钨是我国丰产元素，也是熔点最高的金属，被誉为“光明使者”。用黑钨矿[FeWO₄、MnWO₄(W为+6价)]结合其它化工生产高纯钨的化工流程如下。已知H₂WO₄是不溶于水的弱酸，受热可分解生成氧化物。请回答下列有关问题：

（1）上述流程中通入空气的目的是    ；

（2）滤渣A与硫酸反应的离子方程式为    ；

（3）实验室用锌锰碱性电池作做电源模拟氯碱工业的装置如下图：

已知：锌锰碱性电池的总反应为Zn+2MnO₂+2H₂O=Zn(OH)₂+2MnOOH，则锌锰碱性电池的锌电极应与装置中电极    (填“A”或“B”)相接，气体Y为气体出口    （填“A”或“B”）出来的气体，为提高生产效率，电解开始时，从进料口B加入的物质为    ，写出锌锰碱性电池正极反应式    ；

（4）已知：单质碳也可与固体甲制得钨，用气体Y而不用单质碳的原因    ；

（5）将H₂ 与CO₂以4:1的体积比混合，在适当的条件下可制得CH₄。已知：

CH₄ (g) + 2O₂(g) CO₂(g)+ 2H₂O（1）   ΔH₁＝－890.3 kJ/mol 

H₂(g) + 1/2O₂(g) H₂O（1）            ΔH₂＝－285.8 kJ/mol 

则CO₂(g)与H₂(g)反应生成CH₄(g)与液态水的热化学方程式是    。

Answer

（14分）

⑴ 氧化Fe2＋、Mn2＋（2分）

⑵ Fe2O3 + 6H＋ = 2Fe3＋ + 3H2O 或 Fe3O4 + 8H＋ = 2Fe3＋ + Fe2＋ + 4H2O（2分）

⑶ B（1分） B（1分）

稀氢氧化钠溶液（1分） MnO2 + e－ + H2O = MnOOH + OH－（2分）

⑷会引入杂质碳；会生成碳化钨（2分，任答一点）

⑸CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)ΔH=－252.9kJ/mol（3分）

【解析】

试题分析：（1）因为锌锰碱性电池中含有二氧化锰，所以通入空气的目的是氧化Fe2＋、Mn2＋，使其转化为Fe3+、Mn4+；

（2）因为亚铁离子被氧化为铁离子，与氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀，在加热条件下，最终转化为氧化铁或四氧化三铁，所以滤渣A与稀硫酸反应实质是氧化铁与稀硫酸反应，离子方程式是Fe2O3 + 6H＋ = 2Fe3＋ + 3H2O 或 Fe3O4 + 8H＋ = 2Fe3＋ + Fe2＋ + 4H2O；

（3）碱性锌锰电池的Zn发生氧化反应，作原电池的负极，滤液A与盐酸反应生成钨酸沉淀，焙烧分解生成WO3，氯碱工业中产生的气体有氢气和氯气，而氢气可还原WO3为W，氢气在负极产生，而Fe不能做阳极，所以Fe极为阴极，所以锌锰碱性电池的锌电极应与装置中电极B相连，则氢气在B口出来的气体；为增强溶液的导电性，在进料口B处加入稀NaOH溶液；碱性锌锰电池的正极发生还原反应，二氧化锰得到电子生成MnOOH，电极反应式为MnO2 + e－ + H2O = MnOOH + OH－；

（4）若用碳单质还原WO3­，则W中可能含有C单质，而用氢气还原，则不会产生杂质；

（5）利用盖斯定律将氧气消去，所以CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的反应热ΔH=4ΔH2-ΔH1=－252.9kJ/mol，所以CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的的热化学方程式是CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)ΔH=－252.9kJ/mol。

考点：考查工业流程的分析，电化学反应原理的应用，盖斯定律的应用