问题详情:
工业上,从精制黑钨矿(FeWO4、MnWO4)中提取金属钨的一种流程如下图所示,该流程同时获取副产物Fe2O3和MnCl2。
已知:I.过程①~④中,钨的化合价均不变;
Ⅱ.常温下钨*难溶于水;
Ⅲ.25℃时,
回答下列问题:
(1)上述流程中的“滤渣1”除MnO2外还有_____、“气体”除水蒸气、HCl外还有____(均填化学式);
(2)过程①中MnWO4参与反应的化学方程式为______;FeWO4参与的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________;
(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
写出WO3(g)与H2(g)反应生成W(s)的热化学方程式:_______;
(4)过程⑦在25℃时调pH,至少应调至_______(当离子浓度等于1.0×10-5mol·L-1时,可认为其已沉淀完全);
(5)过程⑧要获得MnCl2固体,在加热时必须同时采取的一项措施是__________;
(6)*钨青铜是一类特殊的非化学计量比化合物,其通式为NaxWO3,其中0<x<1,这类化合物具有特殊的物理化学*质,是一种低温超导体。应用惰*电极电解熔融的Na2WO4和WO2混合物可以制备*钨青铜,写出WO42-在*极上放电的电极反应式:___________。
【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气体,在HCl气氛中加热 WO42-+xe-=WO3x-+O2-
【分析】
紧扣工业流程中物质种类的变化、核心元素化合价的变化,判断物质成分,并书写化学方程式;根据盖斯定律,由已知热化学方程式可求目标热化学方程式;利用溶度积常数计算离子完全沉淀时的pH;从平衡移动原理考虑抑制水解的措施;根据电解原理写电极反应式。
【详解】
(1)据“已知I”和化学式H2WO4、WO3知,黑钨矿(FeWO4、MnWO4)中Fe、Mn元素均为+2价,在步骤①中分别被空气氧化为Fe2O3、MnO2,即“滤渣1”有MnO2和Fe2O3。“滤渣1”与浓盐*共热时,MnO2与HCl反应生成Cl2,另有浓盐*挥发出HCl和水蒸气。
(2)从步骤③看,“滤液1”中含有Na2WO4。步骤①MnWO4中Mn被O2氧化为MnO2、WO42-与Na2CO3生成Na2WO4并放出CO2,由此写出方程式为2MnWO4+2Na2CO3+O22Na2WO4+2MnO2+2CO2 。FeWO4被O2氧化为Fe2O3,据化合价升降数相等,得氧化剂(O2)与还原剂(FeWO4)的物质的量之比为1:4。
(3)据盖斯定律,将两个已知热化学方程式相减,消去WO3(s)可得目标热化学方程式WO3(g)+3H2(g)=W(s)+3H2O(g) ΔH=(a-b)kJ·mol-1 。
(4)步骤⑥所得溶液中溶质有MnCl2、FeCl3,步骤⑦调节pH使Fe3+完全沉淀而Mn2+不沉淀。当c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1时,由 得c(OH-)=1.0×10-11mol·L-1,进而c(H+)=1.0×10-3mol·L-1,pH=3。
(5)步骤⑧要从MnCl2溶液中获得MnCl2固体,为抑制Mn2+水解,必须通入HCl气体、并在HCl气氛中加热。
(6)NaxWO3中*离子为WO3x-,熔融的Na2WO4和WO2混合物中有Na+、WO42-、W4+、O2-。WO42-在电解池*极得电子生成WO3x-,电极反应为WO42-+xe-=WO3x-+O2- 。
知识点:氧化还原反应方程式的配平
题型:综合题