Question

钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资。自然界中钨主要以钨酸盐( 钨元素的化合价为+6)形式存在于黑钨矿中。黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO₄、MnWO₄ )，还含有少量Si、As的化合物。由黑钨矿石冶冻金属钨的工艺流程如图所示：

已知：①烧结物的成分为Fe₂O₃、MnO₂、Na₂SO₃、Na₂WO₄、Na₃AsO₃、Na₃AsO₄；

②上述流程中，钨的化合价只在反应Ⅰ中发生改变；

③常温下钨酸难溶于水。

请回答下列问题：

(l)操作Ⅰ用到的玻璃仪器为______________。

(2)写出FeWO₄在熔融条件下与Na₂CO₃、空气反应生成Fe₂O₃ 的化学方程式________________。

(3)pH=10的溶液中的杂质阴离子为SiO₃^2-、HAsO₃^2-、HAsO₄^2-等，则“净化”过程中，MgCl₂ 的作用是______________，加入H₂O₂ 时发生反应的离子方程式为____________________。

(4)已知：室温时K_sp[Mg(OH)₂]=5.6×10^-12，在“净化”阶段，常温时保持溶液pH=10，为防止产生Mg(OH)₂ 沉淀，溶液中c(Mg²⁺)应不超过_________mol/L。

(5)反应Ⅰ中，物质X 可为H₂、CO。

①已知：C(s)+H₂O(g)CO(g)+H₂(g)      △H₁=a kJ/mol

W₃(s)+3H₂(g)W(s)+3H₂O (g)           △H₂=bkJ/mol

WO₃(s)+3CO(g)W(s)+3CO₂(g)          △H₃=c kJ/mol

根据上述信息，2WO₃(s)+3C(s)2W(s)+3CO₂(g)的△H=____________kJ/mol(用含a、b、c的式子表示)。

②若黑钨矿中钨的质量分数为ω，提炼过程中利用率为b，欲用akg 黑钨矿制得化学纯金属钨，则产品中杂质允许含量的最大值为_____________kg(化工产品等级标准：优级纯≥99.8%，分析纯≥99.7%，化学纯≥99.5%)

Answer

漏斗、玻璃棒、烧杯 4FeWO4+O2+4Na2CO32Fe2O3+4Na2WO4+4CO2↑ 除去溶液中的SiO32-、HAsO42- H2O2+HAsO32-=HAsO42-+H2O 5.6×10-4 3a+b+c

【解析】(l)操作Ⅰ是将烧结物水浸后分离得到溶液和滤渣，故为过滤，用到的玻璃仪器为漏斗、玻璃棒、烧杯；(2)根据流程可知，FeWO4在熔融条件下与Na2CO3、空气反应生成Fe2O3同时生成Na2WO4和二氧化碳，反应的化学方程式为4FeWO4+O2+4Na2CO32Fe2O3+4Na2WO4+4CO2↑；(3)pH=10的溶液中的杂质阴离子为SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等，则“净化”过程中，MgCl2 的作用是除去溶液中的SiO32-、HAsO42-，加入H2O2 时将HAsO32-氧化，发生反应的离子方程式为H2O2+HAsO32-=HAsO42-+H2O；(4) pH=10，c(OH-)=10-4mol/L，Ksp[Mg(OH)2]= c(Mg2+)×c2(OH-)= c(Mg2+)×(10-4mol/L)2=5.6×10-12，c(Mg2+)=5.6×10-4，故在“净化”阶段，常温时保持溶液为防止产生Mg(OH)2 沉淀，溶液中c(Mg2+)应不超过5.6×10-4mol/L；(5)①已知：Ⅰ、C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H1=a kJ/mol

Ⅱ、W3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O (g) △H2=bkJ/mol

Ⅲ、WO3(s)+3CO(g)W(s)+3CO2(g) △H3=c kJ/mol

根据盖斯定律，由Ⅰ×3+Ⅱ+Ⅲ得反应2WO3(s)+3C(s)2W(s)+3CO2(g)的△H=3a+b+c kJ/mol；②若黑钨矿中钨的质量分数为ω，提炼过程中利用率为b，欲用akg 黑钨矿制得化学纯金属钨，则产品中杂质允许含量的最大值为kg。