Question

钨是我国丰产元素，是熔点最高的金属，广泛用于拉制灯泡的灯丝，钨在自然界主要以钨(W) 酸盐的形式存在。有开采价值的钨矿石之一白钨矿的主要成分是CaWO₄ ，含有二氧化硅、氧化铁等杂质，工业冶炼钨流程如下：

已知：① 钨酸酸性很弱，难溶于水

② 完全沉淀离子的pH值：SiO₃^2—为8，WO₄^2—为5

③ 碳和金属钨在高温下会反应生成碳化钨

（1）₇₄W在周期表的位置是第          周期。

（2）CaWO₄与纯碱发生的化学反应方程式是________________。

（3）滤渣B的主要成分是（写化学式）_____________。

调节pH可选用的试剂是：__________（填写字母序号）。

A．氨水    B．氢氧化钠溶液   C．盐酸   D．碳酸钠溶液

（4）母液中加入盐酸的离子方程式为            。检验沉淀C是否洗涤干净的操作是                     。

（5）为了获得可以拉制灯丝的高纯度金属钨，不宜用碳而必须用氢气作还原剂的原因是           。

（6）将氢氧化钙加入钨酸钠碱性溶液中可得到钨酸钙，已知温度为T时K_sp(CaWO₄) =1×10^—10，

K_sp[Ca(OH)₂]= 4×10^—7，当溶液中WO₄^2－恰好沉淀完全（离子浓度等于10^－5mol/L）时，溶液中＝           。

Answer

（1）六（2）CaWO4+Na2CO3Na2WO4+CaO+CO2↑（3）H2SiO3，C（4）WO42－+2H+=H2WO4↓

取最后一次的洗涤液少量于试管中，滴入1~2滴稀硝酸，再滴加1~2滴AgNO3溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净，若出现白色沉淀则表明沉淀未洗净。

（5）如果用碳做还原剂，混杂在金属中的碳不易除去，而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨，不容易获得纯的金属钨，用氢气作还原剂可避免产生以上问题。（6）5×10－5

【解析】

试题分析：白钨矿加入纯碱在高温下煅烧，发生的反应有CaWO4 + Na2CO3 Na2WO4 + CaO + CO2↑、Na2CO3 + SiO2 Na2SiO3 + CO2，杂质氧化铁不反应，水浸过滤，滤渣是氧化铁，滤液是Na2WO4、Na2SiO3、Ca(OH)2，根据完全沉淀离子的pH值：SiO32—为8，WO42—为5，将滤液调节pH值至8左右，得到的滤渣B为H2SiO3，母液为Na2WO4，再加入盐酸，根据钨酸酸性很弱，难溶于水，得到的沉淀C为钨酸，煅烧钨酸得到WO3，然后在高温下用氢气还原氧化钨得到金属钨，据此回答。

（1）钨的原子序数为74，根据74-2-8-8-18-18=20，第六周期有32种元素，所以74W在周期表的位置是第六周期。

（2）白钨矿的主要成分是CaWO4 ，由流程图可知，白钨矿与纯碱反应生成CO2、Na2WO4和CaO，所以CaWO4与纯碱发生的化学反应方程式是CaWO4+Na2CO3 Na2WO4+CaO+CO2↑。

（3）根据上述分析，滤渣B的主要成分是H2SiO3，因为滤液中含有Na2WO4、Na2SiO3、Ca(OH)2，溶液显碱性，需要加入酸来降低溶液的pH值，答案选C。

（4）根据上述分析，母液中含有Na2WO4，母液中加入盐酸的离子方程式为WO42－+2H+=H2WO4↓；沉淀C是钨酸，钨酸在含有Cl－的溶液中沉淀下来，所以检验钨酸否洗涤干净，只要检验洗涤液中有无Cl－即可，具体的操作是取最后一次的洗涤液少量于试管中，滴入1-2滴稀硝酸，再滴加1~2滴AgNO3溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净，若出现白色沉淀则表明沉淀未洗净。

（5）如果用碳做还原剂，混杂在金属中的碳不易除去，而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨，不容易获得纯的金属钨，用氢气作还原剂可避免产生以上问题，所以为了获得可以拉制灯丝的高纯度金属钨，不宜用碳而必须用氢气作还原剂。

（6）溶液中WO42－恰好沉淀完全，则10－5mol/L×c(Ca2＋)= 1×10—10，c(Ca2＋)= 10－5mol/L，根据c(Ca2＋)×c(OH－)2= Ksp[Ca(OH)2]= 4×10—7，c(OH－)=0.2mol/L，=10－5mol/L÷0.2mol/L=5×10－5。

【考点定位】考查工业冶炼钨的工艺流程分析。

【名师点睛】本题考查工业冶炼钨的工艺流程分析。化学工艺流程题是近几年高考的热点，所占的分值也相当大，但由于此类试题陌生度高，对我们的能力要求也大，加上有的试题文字量大，容易产生畏惧感，所以这类题的得分不是很理想。流程图解题的基本步骤：

（1）审题：①从题干中获取有用信息，了解生产的产品，并在流程框图上，标出原料中的成分，找出原料中的杂质。②审流程图：看箭头，进入的是投料（即反应物）、出去的是生成物（包括主产物和副产物）；找三线，物料进出线、操作流程线、循环线。

（2）析题：分析流程中的每一步骤，知道“四个什么”：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果；④对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。

（3）技巧：从问题中获取信息，帮助解题，流程下题目中所提的问题，有时对我们分析流程中某一步的作用有很大帮助，所以我们做题时，不仅要把题中所给信息及流程图审一遍，还要把题中所提问题浏览一遍。