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(VI) 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，不宜用碳而须用氢气作还原剂的原因是：______________________________

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Ksp(CaWO₄) =1×10^-10，Ksp[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，溶液中等于_________________

Answer

六H2SiO3CWO42－+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。5×10－5

【解析】白钨矿的主要成分是CaWO4，含有二氧化硅、氧化铁等杂质，白钨矿与碳酸钠在1000℃温度下反应，二氧化硅与碳酸钠会反应生成硅酸钠，氧化铁不反应，得到的混合物用水浸取，过滤后的滤液经过系列操作得到WO3，说明碳酸钠与CaWO4反应生成Na2WO4，则滤渣A为氧化铁等，滤液中含有Na2SiO3、Na2WO4，再调节pH在5～8之间，使硅酸根转化为H2SiO3沉淀过滤除去，母液中含有Na2WO4，再加入盐酸得到沉淀C为H2WO4，灼烧产生三氧化钨和水，再还原得到钨；
（1）由74-2-8-8-18-32=6，可钨处于第六周期；
（2）CaWO4与纯碱反应生成Na2WO4、CaO与二氧化碳，反应方程式为：CaWO4+Na2CO3Na2WO4+CaO+CO2↑；
（3）滤渣B的主要成分为H2SiO3，调节溶液pH使硅酸根转化为H2SiO3沉淀过滤除去，应加入盐酸；
（4）母液中Na2WO4与盐酸得到H2WO4沉淀与氯化钠，反应离子方程式为：WO42-+2H+=H2WO4↓；检验沉淀C是否洗涤干净的操作是：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；
（6）当溶液中WO42-恰好沉淀完全，其离子浓度等于10-5mol/L，根据Ksp（CaWO4）=c（Ca2+）×c（WO4-）=1×10-10，则溶液中c（Ca2+）=1×10-5mol/L，再根据Ksp[Ca（OH）2]=c（Ca2+）×c2（OH-）=4×10-7，可知c（OH-）=0.2mol/L，则溶液中=5×10-5。

点睛：化学工艺流程题目，涉及物质的分离提纯、对原理的分析评价、实验基本操作、溶度积有关计算等，关键是对工艺流程的理解；白钨矿的主要成分是CaWO4，含有二氧化硅、氧化铁等杂质，白钨矿与碳酸钠在1000℃温度下反应，二氧化硅与碳酸钠会反应生成硅酸钠，氧化铁不反应，得到的混合物用水浸取，过滤后的滤液经过系列操作得到WO3，说明碳酸钠与CaWO4反应生成Na2WO4，则滤渣A为氧化铁等，滤液中含有Na2SiO3、Na2WO4，再调节pH在5～8之间，使硅酸根转化为H2SiO3沉淀过滤除去，母液中含有Na2WO4，再加入盐酸得到沉淀C为H2WO4，灼烧产生三氧化钨和水，再还原得到钨。