工業上,從精製黑鎢礦(FeWO4、MnWO4)中提取金屬鎢的一種流程如下圖所示,該流程同時獲取副產物Fe2O3...
問題詳情:
工業上,從精製黑鎢礦(FeWO4、MnWO4)中提取金屬鎢的一種流程如下圖所示,該流程同時獲取副產物Fe2O3和MnCl2。
已知:I.過程①~④中,鎢的化合價均不變;
Ⅱ.常溫下鎢*難溶於水;
Ⅲ.25℃時,
回答下列問題:
(1)上述流程中的“濾渣1”除MnO2外還有_____、“氣體”除水蒸氣、HCl外還有____(均填化學式);
(2)過程①中MnWO4參與反應的化學方程式爲______;FeWO4參與的反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比爲___________;
(3)已知WO3(s)+3H2(g)=W(s)+3H2O(g) ΔH=a kJ·mol-1
WO3(s)=WO3(g) ΔH=b kJ·mol-1
寫出WO3(g)與H2(g)反應生成W(s)的熱化學方程式:_______;
(4)過程⑦在25℃時調pH,至少應調至_______(當離子濃度等於1.0×10-5mol·L-1時,可認爲其已沉澱完全);
(5)過程⑧要獲得MnCl2固體,在加熱時必須同時採取的一項措施是__________;
(6)*鎢青銅是一類特殊的非化學計量比化合物,其通式爲NaxWO3,其中0<x<1,這類化合物具有特殊的物理化學*質,是一種低溫超導體。應用惰*電極電解熔融的Na2WO4和WO2混合物可以製備*鎢青銅,寫出WO42-在*極上放電的電極反應式:___________。
【回答】
Fe2O3 Cl2 2MnWO4+2Na2CO3+O22Na2WO4+2MnO2+2CO2 1:4 WO3(g)+3H2(g)=W(s)+3H2O(g) ΔH=(a-b)kJ·mol-1 3.0 通入HCl氣體,在HCl氣氛中加熱 WO42-+xe-=WO3x-+O2-
【分析】
緊扣工業流程中物質種類的變化、核心元素化合價的變化,判斷物質成分,並書寫化學方程式;根據蓋斯定律,由已知熱化學方程式可求目標熱化學方程式;利用溶度積常數計算離子完全沉澱時的pH;從平衡移動原理考慮抑制水解的措施;根據電解原理寫電極反應式。
【詳解】
(1)據“已知I”和化學式H2WO4、WO3知,黑鎢礦(FeWO4、MnWO4)中Fe、Mn元素均爲+2價,在步驟①中分別被空氣氧化爲Fe2O3、MnO2,即“濾渣1”有MnO2和Fe2O3。“濾渣1”與濃鹽*共熱時,MnO2與HCl反應生成Cl2,另有濃鹽*揮發出HCl和水蒸氣。
(2)從步驟③看,“濾液1”中含有Na2WO4。步驟①MnWO4中Mn被O2氧化爲MnO2、WO42-與Na2CO3生成Na2WO4並放出CO2,由此寫出方程式爲2MnWO4+2Na2CO3+O22Na2WO4+2MnO2+2CO2 。FeWO4被O2氧化爲Fe2O3,據化合價升降數相等,得氧化劑(O2)與還原劑(FeWO4)的物質的量之比爲1:4。
(3)據蓋斯定律,將兩個已知熱化學方程式相減,消去WO3(s)可得目標熱化學方程式WO3(g)+3H2(g)=W(s)+3H2O(g) ΔH=(a-b)kJ·mol-1 。
(4)步驟⑥所得溶液中溶質有MnCl2、FeCl3,步驟⑦調節pH使Fe3+完全沉澱而Mn2+不沉澱。當c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1時,由 得c(OH-)=1.0×10-11mol·L-1,進而c(H+)=1.0×10-3mol·L-1,pH=3。
(5)步驟⑧要從MnCl2溶液中獲得MnCl2固體,爲抑制Mn2+水解,必須通入HCl氣體、並在HCl氣氛中加熱。
(6)NaxWO3中*離子爲WO3x-,熔融的Na2WO4和WO2混合物中有Na+、WO42-、W4+、O2-。WO42-在電解池*極得電子生成WO3x-,電極反應爲WO42-+xe-=WO3x-+O2- 。
知識點:氧化還原反應方程式的配平
題型:綜合題